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1、第46卷第1期航空计算技术Vol.46No.12016年1月AeronauticalComputingTechniqueJan.2016基于雷达航迹的航空器质量估算葛腾腾,张军峰,朱海波(南京航空航天大学民航学院,江苏南京210016)摘要:为保障基于轨迹运行的顺利实施,必须提高四维航迹预测的精度,而四维航迹的精准预测依赖于航空器质量准确估算。鉴于此,构建并分析了航空器能量模型;基于雷达航迹与航空器基础资料(BADA),提出了新型的航空器质量估算方法与步骤;利用最小二乘算法求解了航空器质量的估计值;分别基于预测航迹、雷达轨迹与Q
2、AR数据,采用相对误差作为评价指标,实施验证与分析。验证结果表明,提出的方法可将航空器质量估算误差控制在5%以内,从而能够有效地提高航迹预测精度。关键词:航空运输;质量估算;最小二乘法;航迹预测;雷达轨迹中图分类号:V355文献标识码:A文章编号:1671-654X(2016)01-0036-04EstimationofAircraftMassBasedonRadarTracksGETeng-teng,ZHANGJun-feng,ZHUHai-bo(CollegeofCivilAviation,NanjingUniversity
3、ofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)Abstract:TheprecisionoftrajectorypredictionplaysagreatroleinthesuccessfulimplementationofTrajectory-basedOperation(TBO),whichisinturndependentontheaccurateaircraftmassestimation.Thus,anewmethodforaircraftmasswaspropose
4、dinthispaper.Firstly,theenergymodelofaircraftmovementwasconstructedandanalyzed.Thentheestimationapproachandimplementationstepswerepresented.Furthermore,theestimatedmassvaluewasobtainedbasedontheleastsquarealgorithm.Final-ly,threekindsofvalidationwerecarriedoutbasedon
5、thetrajectoryprediction,theradarTracksandtheQARdatarespectivelybyusingtherelativeerrorastheevaluationindex.Theresultsindicatedthattheproposedapproachwasabletokeeptherelativeerrorofmassestimationbelow5%,andimprovethepre-cisionoftrajectorypredictionfurther.Keywords:air
6、transportation;massestimation;leastsquaremethod;trajectoryprediction;radartrack引言提高预测精度。另一方面,基于航空器动力学及运动近年来,随着航空运输业的迅猛发展,空域拥堵、学模型实现航迹预测,美国联邦航空局(FAA)和欧洲航班延误等问题频繁发生,从而导致空中交通安全高航行安全组织(Eurocontrol)在其联合工作计划[5]中,效运行的压力倍增。鉴于此,美国“下一代空中交通系[6]明确建议用该方法解决航迹预测问题;张军峰等基统”(NextGen)项
7、目与欧洲“单一欧洲天空空管研究”于“航空器基础资料”(BADA),引入航空器意图模型,[1](SESAR)计划均将基于轨迹运行(TBO)作为解决考虑气象因素,实现了进场四维航迹预测。未来小间隔、高密度空中交通运行的有效策略,而四维上述方法在航迹预测中应用广泛,然而鲜有研究[2]航迹预测则是保障该策略顺利实施的核心与关键。涉及航迹预测时航空器初始质量的估算。虽然航空公四维航迹预测的实现,一方面可以借助于混合估司的运行控制部门掌握了确切的业载与燃油信息(与[3]计方法,如:Yepe和Hwang将航空器运动规律以随航空器空重之和即为航
8、空器重量),不过上述信息事关机线性混杂系统模型表述,基于混合估计预测飞行模公司的商业营运,直接获取较为困难。在实际处理中,[4]式状态;张军峰等提出了一种状态相关模态切换的往往采用BADA中给出的参考操作质量。以空客320混合估计算法,基于实时状态更新模态转移矩
