自由飞行下基于冲突区域的最小安全间距研究

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1、第４７卷第４期航空计算技术Ｖｏｌ．４７Ｎｏ．４２０１７年７月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＪｕｌ．２０１７自由飞行下基于冲突区域的最小安全间距研究张俊强，杨小会，王健（中国航空无线电电子研究所，上海２００２４１）摘要：自由飞行是解决空域拥挤、节省飞行时间的有效方式，为保障飞行安全，对自由飞行下的最小安全间距进行研究。针对自由飞行空域中处于不同高度且有垂直运动的航空器，构建了一种圆柱形的冲突区域，从而建立了基于冲突区域的碰撞风险模型。对于给定的安全目标水平，利用爬山法对最小安全间距进行求解

2、。算例验证了模型的可行性。关键词：自由飞行；碰撞风险；冲突区域；最小安全间距；爬山法中图分类号：Ｖ３２８，Ｖ３５５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１-６５４Ｘ（２０１７）０４-００２６-０４ResearchonMinimumSafetyDistanceinFreeFlightBasedonConflictAreaＺＨＡＮＧＪｕｎ-ｑｉａｎｇ，ＹＡＮＧＸｉａｏ-ｈｕｉ，ＷＡＮＧＪｉａｎ（ChinaNationalAeronauticalRadioElectronicResearchInstitute，Shanghai２０

3、０２４１，China）Abstract：Ｆｒｅｅｆｌｉｇｈｔｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎｏｆａｉｒｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗａｎｄｓａｖｅｆｌｉｇｈｔｔｉｍｅ，ｓｏｍｉｎｉｍｕｍｓａｆｅｔｙｄｉｓｔａｎｃｅｉｎｆｒｅｅｆｌｉｇｈｔｉｓｓｔｕｄｉｅｄｔｏｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｓｅｃｕｒｉｔｙｏｆｆｌｉｇｈｔｕｎｄｅｒｆｒｅｅｆｌｉｇｈｔ．Ｆｏｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈａｔａｉｒｃｒａｆｔｆｌｙｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈｅｉｇｈｔａｎｄｈａｖｅｖｅｒｔｉｃａｌｍｏｖｅｍｅｎｔ，

4、ｔｏｂｕｉｌｄａｋｉｎｄｏｆｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｃｏｎｆｌｉｃｔａｒｅａ，ａｎｄｔｈｅｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｃｏｌｌｉｓｉｏｎｒｉｓｋｍｏｄｅｌｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｉｎｉ－ｍｕｍｓａｆｅｔｙｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄｃｏｌｌｉｓｉｏｎｒｉｓｋ．Ｔｈｅｎｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｓａｆｅｔｙｄｉｓｔａｎｃｅｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｕｓｉｎｇｔｈｅｈｉｌｌ-ｃｌｉｍｂｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒａｇｉｖｅｎｓｅｃｕｒｉｔｙｔａｒｇｅｔ．Keywords：ｆｒｅｅｆｌｉｇｈｔ

5、；ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｒｉｓｋ；ｃｏｎｆｌｉｃｔａｒｅａ；ｍｉｎｉｍｕｍｓａｆｅｔｙｄｉｓｔａｎｃｅ；ｈｉｌｌｃｌｉｍｂｉｎｇｍｅｔｈｏｄ引言由飞行现在还停留在理论阶段，并没有投入实际使用，与现行管理模式相比，空中交通的管理模式、空域结在现行的空中交通管理模式下，航空器必须沿着［１］构、航空器的飞行环境等发生了变化，影响航空器碰撞现有的航路进行飞行，并且接受航空管制。而空中风险的因素也发生了变化，因而对非自由飞行下飞行交通流量的增加，导致了大量交汇、排队等现象的发间隔的安全评估的研究成果不能完全照搬到自由飞行生，现行空

6、中交通管理模式越来越无法满足民航业的的情况下。为了保障将来实施自由飞行的飞行安全，需要。为了应对未来可能日益拥挤的空中交通，在满制定合理的飞行间距标准，对最小安全间距进行研究足安全的前提下，尽可能地提高空域的利用率，自由飞具有理论意义。行的概念被提出了。自由飞行下使用星基导航系统，自由飞行自２０世纪６０年代提出以来，国内外专而不再依赖于陆基导航设备，使飞行线路不再受地面家学者做出了不少研究，但对于安全间距方面的研究设施分布的制约。飞行员在仪表飞行的情况下，有更较少，还没有形成较为系统的理论体系。２００６年，多的自由可

7、选择飞行线路与航速，从而充分利用空域，Ｂｌｏｍ等人提出使用随机微分方程描述航空器运动，从缓解空中交通压力。同时，飞行员可以根据自身的运而建立自由飞行下碰撞风险模型，并给出了碰撞风险营目标，更加自由地选择飞行速度和巡航高度，从而降［２］低油耗，为航空公司创造更好的收益。的算法。２００７年，Ｅｖｅｒｄｉｊ等人应用随机动态着色Ｐｅｔｒｉ现行的空管模式经过几十年的实践与研究，在飞网理论建立了碰撞风险模型，并对自由飞行下的安全［３］行间隔的安全评估方面已经比较完善，并制定了合理性进行评估。２００９年，Ｄａｎｉｅｌ等人建立了自由

8、飞行可行的飞行间隔标准，其安全性可以得到保障。而自下的最小间距模型，并分析了各因素对安全间距的影收稿日期：２０１７－０５－２３基金项目：国家自然科学基金项目资助（７１７０１２０２）；中央高校基本科研业务费项目资助（３１２２０１４Ｄ０４１）作者简介：张俊强（１９７８－），男，山东邹城人，高级工程师，主要研究方向为空中交通管理。２０１７年７月张俊强