基于监视数据修正的航空器飞行轨迹推算模型-论文.pdf

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1、第14卷第6期2014年2月科学技术与工程Vo1．14No．6Feb．20141671—1815f2014)06-0256—05ScienceTechnologyandEngineering@2014Sci．Tech．Engrg．航空航天基于监视数据修正的航空器飞行轨迹推算模型康瑞杨凯(中国民用航空飞行学院空中交通管理学院，广汉618307；四川大学计算机学院，成都610064)摘要飞行轨迹推算是空中交通流量管理的一个重要研究内容。在传统飞行轨迹推算方法基础上，针对航空器飞行路径的不确定性，构造了基于监视数据动态修正的航空器飞行轨迹推算模型。

2、该模型综合航空器飞行性能和飞行计划、实时监视信息对航空器飞行轨迹、姿态进行推算。利用真实飞行轨迹进行验证，结果表明：本文模型推算的位置、高度信息更接近实际轨迹，并且符合实际飞行原则和空域使用规则，具有一定的参考价值和实用性。关键词空中交通流量管理飞行轨迹推算管制空域监视信息中图法分类号V355．2；文献标志码A航空器在空中的位置是包括经度、纬度、高度的数据中。现通过实时的激励信息(如雷达、报文信三维坐标，而这个三维坐标又是与时间相关的，为了息等)对飞行轨迹推算进行更新，经试验验证，通过更加准确地描述航空器在空中的运动，将飞机的运一定时间聚集的

3、轨迹数据，可以较准确地推算航空动轨迹定义为一个四元组j：{经度，纬度，高度，时器飞行轨迹信息。间}⋯。航空器飞行轨迹推算是空中交通流量管1利用动力学原理的轨迹推算理、空管自动化系统的重要组成部分，精确的推算结果能使飞行流量预测更加准确J，能为合理调配航空器飞行是在各种导航设备的指引下按照各航空运力、减少航班延误提供更准确的决策种飞行规则完成的，一般将航路投影到水平和垂直支持，。方向进行描述。最简单的水平方向航迹就是用直线现有的推算方法大体上可分为两类：①基于段把航路上的导航点连接起来。飞行过程可以分为仅B滤波卡尔曼滤波的交互式多模型算法I7_

4、，这类以下的起飞、离场、爬升、巡航、下降、进场、降落7个基于神经网络和交互式的算法模型结构简单，不需阶段，如图1所示。要大量的输人数据；②基于航空器性能模型的精确4DT航迹建模I9j，建立详尽的航空器性能模型数据库，模拟航空器飞行过程。这两类方法推算结果误差较大，目前难以在管制自动化系统中应用。实际上，在航迹推算最大的误差源就是飞行路径不确定性，这是由于在实际的管制过程中，管制员为了调整飞行间隔，会改变航空器的飞行高度、速度、并实施改航或等待等策略，使航空器的飞行轨迹与计划图1飞行过程各阶段航路产生偏差，而且飞行过程中天气、导航精度的影爬升(

5、下降)飞行阶段一般采用定常空速／马赫响也会导致航空器飞行路径、速度高度改变，而航空数技术，包括1个保持校正空速飞行阶段和1个保器飞行路径、速度、高度变更信息会体现在实时监视持马赫数飞行阶段，如图2所示。对于不同型号的2013年9月2日收到，10月l1日修改国家自然科学基金航空器，校正空速／马赫数有所差异。重点项目(60832011)，中国民用航空飞行学院科研如图2所示，模型将航空器的爬升过程分为3基金面上项目(J2013—52)资助个阶段：平飞加速(AB段)、恒定表速爬高(BC段)第一作者简介：康瑞(1981一)，陕西人，讲师，工学博士，研究

6、方和恒定马赫速爬高(CD段)。飞机初始高度为，向：计算机应用，空中交通管理。E—mail：kimura521@163．corn。初始速度为，当V<且H

7、机纵轴前方的指向，叫做航向(HDG-heading)，它是用航向角来表示的从经线北端顺时针量到航向线的角度，范围为0。～360。。通过比较相邻周期系统航迹航向角大小的变化图2飞机爬升阶段轨迹推算示意图状况可以判断飞机是否转弯、左转还是右转、是否直阶段线飞行等运动姿态。IH=Ho雷达目标经过系统航迹跟踪处理后，其运动速【=Vo+口度以地速方式输出。地速指的是飞机相对于水平地≥且H

8、速、减速)直线运动、协调转【=vL／(1—0．022569H)L．-，弯运动(匀角速度转弯)。若H>H，对应恒定马赫速爬高CD段，有图3给出了利用雷达数据对的航空器