基于高精度4d航迹预测的空中交通诱导技术研究

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1、中图分类号：V355论文编号：102870715-S005学科分类号：082302硕士学位论文基于高精度4D航迹预测的空中交通诱导技术研究研究生姓名邢健学科、专业交通信息工程及控制研究方向新一代空管自动化系统指导教师韩松臣教授汤新民副教授南京航空航天大学研究生院民航学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofCivilAviationAirTrafficGuidanceTechnologyBa

2、sedon4DTrajectorypredictionwithHighPrecisionMethodAThesisinTrafficInformationEngineeringandControlbyXingJianAdvisedbyProf.HanSong-chenAndAssociateProf.TangXin-minSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人

3、声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：摘要随着我国空域需求日益增长，对空中交通保障能力提出了更高的要求，构建智能化的新一代空中交通管理自

4、动化系统是民用航空运输系统迫切发展的重要目标之一。为有效缓解空中交通流量增长带来的压力，本文构建了以高精度4D航迹预测为基础的空中交通诱导框架，该框架针对初始4D航迹中标称飞行剖面的生成、建立航路气象模型提升4D航迹预测精度以及实现面向4D航迹运行的空中交通诱导技术三方面展开了一系列的研究。首先，针对初始4D航迹中飞行剖面的生成问题，提出一种基于航空器气象资料下传数据的全飞行过程剖面生成方法。将动态空间规整算法应用到飞行高度剖面的相似距离计算中，得到标称飞行高度剖面，为解决在地速未知情况下标称速度剖面的计算

5、问题，结合大椭圆距离算法与航空器基本性能数据库，给出一种标称飞行速度剖面的计算方法。且历史航迹数据中已隐含了管制意图与飞行意图，为航空器4D航迹推测提供了帮助。其次，针对如何提高4D航迹预测精度问题，考虑到航路气象环境因素对航迹预测精度的影响，从如何建立精确的航路气象模型问题出发，提出一种基于Cressman插值原理的航路气象模型建模方法，将气象实测AMDAR数据与气象预报GRIB数据有机结合，为4D航迹预测精度的提高提供了帮助。接着，针对基于高精度4D航迹运行的实施问题，结合航空器运动学模型和滚动时域控制

6、方法设计了一种可应用于面向4D航迹运行的诱导方法，并对该方法进行了仿真与分析。最后，基于WorldWind搭建了空中交通诱导系统初步仿真平台，总结了本文的研究内容与实现的成果。关键词：4D航迹，飞行剖面，AMDAR数据，航路气象模型，4D诱导方法IABSTRACTTheever-growingofdemandinairspacehasraisedhigherrequirementsforsupportingcapacitiesinairtraffic.Therefore,theestablishmentof

7、anewgenerationofintelligentizedairtrafficcontrolsystemisregardedasoneofthemostimportantgoalsintheurgentdevelopmentofcivilaviationsystem.Four-dimensionaltrajectoryoperationalprojectisregardedasakeytechnologyinfutureairspacemanagementasalsoasthecoretechnolog

8、yinthenextgenerationofATCautomationsystem,theflowmanagementsystemandothersystemcomponents.Thispaperfocusedonthekeyissuesoffour-dimensionaltrajectoryoperationalincludingnominalflightprofilegeneration,routemete