自由飞行空域中多机冲突探测与解脱技术研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文自由飞行空域中多机冲突探测与解脱技术研究姓名：靳学梅申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理指导教师：韩松臣20040101南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着空中交通量上升，国际民航界提出了自由飞行的概念。在自由飞行环境下。发生冲突的可能性会大大增加，冲突探测与解脱技术将是提高飞行安全与效益的一项关键技术。本文是在两架飞机间冲突探测方法的基础上，导出三架飞机的探测模型，继而推出多架飞机的探测模型。解脱方面，采用线性规划方法建立解脱模型并进行验证；借鉴了最优控制理论模型，用计算机技术进行仿真模拟；比较了两

2、种算法的解脱结果，前者的计算简单，利于管制员操纵，但解脱轨迹比较生硬；后者过程复杂，轨迹则圆滑很多。关键词：自由飞行，冲突探测，冲突解脱，线性规划，最优控制理论lIi自由飞行空域中多机冲突探测与解脱技术研究AbstractInternationalcivilaviationcircleproposedtheconceptoffreeflightwiththeincreasingofairtrafficflow．Underthefreeflightenvironment，possibilityofconflictingwillincre

3、asegreatly．Technologyofconflictdetectionandconflictresolutionwillbeakeytechnologyofimprovingflightsafetyandbenefit，Inthispaper,wederivedthedetectionmodelsofthreeplanesandmulti—aircraftonthebasisofdetectionmethodinconflictbetweentwoplanes．Intherespectofresolution，weadopt

4、edthelinearprogrammingmethodtosetupthemodelofresolutionandprovedit；referencedtheoptimumcontroltheorymodelandcarriedonemulationsimulationwiththetechnologyofthecomputer．Finally,wecomparedtheresultsofresolutionoftwokindsofalgorithms，andtheformer’Scalculationissimpleanddoes

5、benefittocontrollertohandle，butitismorestifftofleefromtheorbit；Thelatter’scoHrseiscomplicated，slickandslya10torbits。Keywords：freeflight，conflictdetect，conflictresolution，linearprogramming，optimalcontrol南京航空航天大学硕士学位论文1．1研究背景第一章绪论20世纪60年代以来，世界民用航空事业突飞猛进，航空运输在整个综合交通运输体系中占有

6、越来越重要的位置。我国实行改革开放以来，民用航空运输业进入高速发展的时期。特别是80年代以来，中国经济的高速增长，为我国航空事业的发展提供了良好的环境，航空运输量每年以平均近20％的速度增长，比全球6％的增长速度要高出许多：进入90年代，我国民用航空业发展更为迅猛，1994～1996年国际航线运输总周转量年均增长9．6％，国内航线年均增长4．9％，是增长最快的地区之～ll】。航空运输业的持续高速发展一方面为世界经济发展做出了重要的贡献；另一方面，也使空中交通管理系统面临着越来越严峻的考验，即：严重的航线拥挤。这不仅会造成巨大的经济损失

7、，还可能为今后的空难事故埋下隐患。并且由于空域资源的有限性，飞行量的大幅增长使得飞行冲突愈加严重，也使得飞行在航线上的飞机之间的碰撞危险大大增加。现行的航行系统已经无法满足民航运输业的发展要求，为适应未来全球民用航空对经济性和安全性豹要求，国际民航界提出了自由飞行的概念。自由飞行就是由每架飞机自主决定飞行的路线并自主导航。这样不但能为航空公司减少飞机在路程中的飞行时间、节约燃料消耗，而且还会因空域的充分利用而获得更多数量的飞行。然而，飞行数量的增加和自由飞行路线的多向性也增加了飞行冲突的可能性。这样，冲突探测与解脱技术将是影响自由飞行

8、能否实现的一项关键技术。1．2研究目的冲突探测就是通过机载和地面监视设备对飞机在空域中的位置和速度信息进行计算，判断飞机之间的距离是否小于最小间隔。冲突解脱是预测到将要发生冲突时，规划出避免飞行冲突的理想轨迹，使得飞行管