自由飞行下基于随机微分方程的最小安全间距研究

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1、硕士学位论文自由飞行下基于随机微分方程的最小安全间距研究研究生姓名：赵鑫导师姓名：吕宗平副研究员张兆宁教授2015年5月8日分类号：V355密级：公开UDC：656.7学号：1203068中国民航大学硕士学位论文自由飞行下基于随机微分方程的最小安全间距研究研究生姓名：赵鑫导师姓名：吕宗平副研究员张兆宁教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：交通运输规划与管理所在院系：空中交通管理学院论文答辩日期：2015年5月8日2015年5月8日MinimumSafetyDistanceStudyonStochasticDifferentialEquationsinFreeF

2、lightADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYZHAOXinSupervisedbyAssociateProf.LVZong-pingAndProf.ZHANGZhao-ningCollegeofAirTrafficManagementCivilAviationUniversityofChina8th,May2015中国民航大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的

3、研究成果。尽我所知，论文中不包含其他人己经发表或撰写过，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外学位或证书而使用过的材料。的研究成果，也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的一己在论文中作了明确的说明并表示了谢意与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均。：茄．、．研巧生签名：知藥＾日期化＿■中国民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的、中国科学技术信息研究所。本人电子文档的内容和，可■采用影印复印件和电子文档ｙ、缩印或其他复制手段保存论文一，可Ｗ公布（包纸质论丈的内容相致。除在保密期内

4、的保密论文外，允许论文被查阅和借阅ｉ。括刊登）论文的全部或部分内容（包括刊登）授权中国民航大学研巧生部办理。论文的公布＇．Ｉ日期？导师签名：研帘牛镶名＝《备：捉鱗呼！：ｉＩｊ１－摘要在自由飞行环境中，飞行员可以在给定的空域内选择适合自己的飞行路径和速度。与现行空管模式相比，自由飞行不仅能节省飞行时间，节省航空公司成本，还能提高空域容量。自由飞行与非自由飞行环境存在显著差异，自由飞行中将两架飞机之间的间隔定义为间距，为保障飞机飞行安全，需要研究自由飞行下的最小安全间距。本文从研究自由飞行下碰撞风险开始，建立碰撞风险

5、模型，并给出在指定安全目标水平下最小安全距离的计算方法，主要工作如下：首先对自由飞行的飞行环境及飞机的运动过程进行分析，两架飞机在同一个平面内，建立基于直角坐标系的随机运动模型。结合CNS性能对飞机定位的影响，考虑高空风对飞机定位的影响，建立考虑高空风的碰撞风险模型，用牛顿迭代法求得最小安全间距。其次考虑了风险因素：通信、导航、监视设备及速度分布对碰撞风险的影响。基于Kalman滤波理论建立了水平面和垂直面的碰撞评估模型，将两投影面的碰撞评估模型综合到同一空间坐标系中，两架飞机的相对距离小于最小安全间距时，认为碰撞发生。根据给定的安全目标水平，利用MATLAB对

6、其进行求解，得到最小安全间距。最后建立空中转盘式立交桥的冲突解脱方法，对发生冲突的飞机对进行调整即加入空中转盘和上升、下降高度来解脱冲突。考虑了风险因素：CNS性能、速度分布、防撞系统及人为因素对飞机对间碰撞风险的影响，在三维坐标系中建立基于随机微分方程的计算最小安全间距模型并求解。关键词：自由飞行；最小安全间距；碰撞风险；空中转盘式立交桥；冲突解脱IAbstractInfreeflight,thepilotscouldchoosetheirownaircraftpathandspeedinagivenairspace.Therefore,contrasttot

7、hecurrentflight,thefreeflightisabletosavetime,savethecostofairlinesandimproveairspacecapacity.Theintervalisdefinedasthedistancebetweentwoaircraftinfreeflight.Forthesakeofensuringtheplane’ssecurity,wemusttostudytheminimumsafetydistanceinfreeflight.Themainworkofthispaperisasfollowing:F

8、irstlyanalys