基于轨迹模式识别的空中交通燃油消耗算法

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1、基于轨迹模式识别的空中交通燃油消耗算法王蕾，郑旭芳，王超(中国民航大学空中交通管理学院，天津300300)摘要：为评估航空器碳排放水平，估算节能减排效益，使用基于最小二乘法直线拟合方法识另4雷达轨迹模式．并提出使用二次识别方式消除噪声对于飞行状态转变点识别影响，通过分析拟合后直线斜率判断航空器飞行状态。根据不同轨迹模式分别计算航空器燃油消耗，使用某机场雷达数据进行算例分析，结果表明，识别方法可以有效识别轨迹模式，并估算航空器燃油消耗。关键词：雷达数据；燃油消耗；轨迹模式识别；最小二乘法直线拟合中图分类号：<)242文献标识码：A文章编号：1671．654x(2015)06．0060．。4Es

2、tima60nMethodof舢rTra街cFllelco砸啪硼仰B躺ed佃TI．ajectoryPa慨mRe∞鲥廿onWANGI七i，ZHENGXu—Fang，WANGChao(c02如妒矿A打丁坳c讹耽伊脱m，C如订A秽施渤n‰眈瑙渺矿劬i肥，弛"访，l300300，蕊iM)Abs晒ct：Ino耐ertooptimizefuelconsumptiona190rit}lmandprovideareferencefbrtheenergysavingme嬲ure，radar缸ackpattemrecogIlitionb鹊edonIeastsquareslinearfittingispropos

3、ed，Secondaryidenti·ficationmetllodispmposedtoeliminate出enoise擅bctoftr肌sitionpointidentification．Byanalyzingthesl叩eoftllefittedline，aircraftni曲tpattemscanbeknown．Aircraftfuelconsumptioncanbecalculatedaccordingtodi珏．eremtI．ackmode．FinaUy，tlleSanF瑚ciscoailportmdardataisusedtopeTfo咖numeri—calex枷ple．The

4、resuhsshow山attIIerecognitionmetllodc肌e丘-ectivelyidernifytlletrackmodeandesti-ma￡esaircra矗fueIconsumption．‘Illemethodh弱highpracticdvaLIue．Keywords：radardata；fuelconsumption；trajectorypattemrecognition；le鹊tsquareslinearfitting引言减少碳排放的强制约束对航空公司盈利水平造成严重负面影响。节能减排效果的客观量化测算是科学评估节能减排服务品质的重要依据，故对于空中交通燃油消耗测度

5、方法的研究十分必要。目前对于航空器飞行模式的识别的研究中，耿建中⋯将基于采样策略逼近非线性分布的uKF滤波算法应用于飞机飞行状态估计。田虎森等旧1提出基于粗糙集理论的飞行轨迹识别方法。王洁宁等一1提出符合隐马尔可夫模型的雷达航迹特征表示，建立航空器飞行状态及其时序识别模型，其主要侧重在对于航向转变点的识别。对于航空器燃油消耗的研究大多集中在飞机的纵剖面H1；在模型参数选取方面，大多需要查阅飞机性能图表及手册，过程繁琐且计算复杂"1；王小宛K1等介绍了一种用系统工程处理航空器节油问题的方法，建立了巡航飞行耗油最小的数学规划表达式，但计算复杂，且只适合于巡航段的计算。本文针对雷达数据特点及噪声点

6、特点使用基于最小二乘法的直线拟合方法识别雷达轨迹模式以消除噪声点影响，根据不同飞行阶段分别从水乎剖面和垂直剖面进行燃油消耗分析，并针对雷达数据缺少质量信息的问题，使用参考飞行速度和实际飞行速度推算航空器质量。基于雷达数据的计算方法更贴近真实情形，将为评估航空器碳排放水平，估算节能减排效益提供切实可行方法。l航空器轨迹模式识别航空器的行为可以抽象为几个标准的飞行状态，例如平飞、爬升、下降、转弯等‘3

7、，航空器在飞行时几种状态相互转换，构成连续的飞行过程。在进行燃油消耗计算的过程中不同的飞行状态下燃油消耗水平有较收稿日期：2015—09～21修订日期：2015—11一07基金项目：国家自然科学基

8、金与民航联合基金项目资助(u1333108)作者简介：王蕾(199l一)，女，内蒙古乌兰察布人，硕士研究生，主要研究方向为交通运输工程。2015年11月王蕾等：基于轨迹模式识别空中交通燃油消耗算法‘61·大差异，故轨迹模式的识别对于燃油消耗的计算具有重要意义。由于参数的采样频率限制和存在随机误差，雷达数据中常含有不连续，变化跳跃的数据信息，故需要对观察到的位置等时序数据进行分析。1．1基于最小二乘法分段直线拟