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《南京航空航天大学》 2009年
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飞行危险天气下的航班改航路径规划研究

李雄  
【摘要】: 危险天气是影响航空运输飞行安全和导致航班延误的重要原因。当发生危险天气时,我国现行的流量管理策略只能让航班被动的地面等待,其结果是大量航班在起飞机场被迫延误,进而影响到整个航线网络的顺畅,致使航空公司和旅客蒙受巨大的经济损失。实施改航策略,即安排航班临时选择一条不受飞行限制区域影响的航线,是解决这一问题的有效方法。本论文将对改航策略中危险天气影响区域的划设和航路飞行阶段改航路径的规划展开深入的研究。 本文分析了影响飞行安全导致航班改航的各种因素,重点研究了航路飞行阶段的危险天气。提出应用Graham算法划设静态飞行受限区的方法,同时在考虑危险天气的移动、边界变化和随机因素的影响下,提出动态飞行受限区的划设方法。在此基础上,给出了飞行受限区域划设准确性的评估方法,并对上述方法进行了仿真验证。 根据飞行受限区的形状、影响范围、尺度及分布特点,将飞行受限区分为三类,即块状飞行受限区、带状分布飞行受限区和散点状分布飞行受限区。针对块状飞行受限区域的改航路径规划,首先建立了块状飞行受限区改航模型,给出了两种初始改航点的确定方法,即基于几何算法的确定法和快速确定法。然后在考虑转弯角度约束、航段距离约束和改航点数量约束的情况下对初始改航点进行了修正,并以我国西南雷暴多发地区为例对该算法进行仿真分析。 针对带状分布飞行受限区域的改航路径规划,建立了带状分布飞行受限区域改航模型,并提出了在航线两侧计划航路点周围确定备选改航点的新方法。以改航路径的航程和平均偏离距离为目标,应用多目标动态规划算法在备选改航点和计划航路点组成的航线网络中对改航路径进行规划。最后,以昆明-海口航线为例,对三种典型带状分布的飞行受限区进行了仿真分析。针对散点状分布飞行受限区域的改航路径规划,建立了散点状分布飞行受限区域改航模型,在网格改航环境模型下,给出散点状分布飞行受限区域的描述方法。以改航航段的航线距离、航线平均偏离距离和转弯点数量为目标,应用带精英保留策略的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ对改航路径规划进行了研究,提出了适用于改航路径规划的编码方法,同时引入了删除算子。最后,以昆明-广州航线为例,对散点状分布飞行受限区影响下的航班改航进行了仿真分析。 从航线的安全性、经济性、管制员及飞行员的工作负荷、同计划航线的差异和航线飞行的舒适性角度出发,选取新增航程、平均侧向偏离距离、新增转弯点数量、新增大转弯角数量和新增穿越相邻管制区航段数量5个指标对改航飞行路径进行评估。应用层次分析法分别确定在飞行-空管评估模型、航空公司评估模型和综合评估模型下各指标的权重,并将各评估模型应用于对仿真算例中改航飞行路径的评估分析。 此外,对考虑改航策略下的空中交通流量模型进行了初步研究,提出了多机场动态空中交通流量模型,并给出了目标函数和约束条件的数学描述。对模型目标函数中航班延误成本的确定作了深入的分析,应用模糊ISODATA法对航班进行分类,同时给出了各类航班延误成本的确定方法。 全文对飞行危险天气影响下的改航路径规划问题进行了深入的研究,所提出的改航路径规划方法针对性强,且易于实现,弥补了我国在该领域研究基础薄弱的不足,为今后改航策略的具体实施作了必要的理论准备。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:V355

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王世豪;杨红雨;武喜萍;刘洪;;进港航班排序优化数学模型研究[J];四川大学学报(工程科学版);2015年06期
2 张兆宁;魏中慧;;危险天气下基于多重Morphin算法的终端区三维实时改航方法[J];南京航空航天大学学报;2015年04期
3 赵召娜;张兆宁;;基于改进蚁群算法的改航路径规划研究[J];航空计算技术;2015年03期
4 张兆宁;赵召娜;;基于改进人工势场法的多机动态改航路径规划[J];武汉理工大学学报;2015年02期
5 张兆宁;赵召娜;;基于动态人工势场法的多机改航路径规划研究[J];航空计算技术;2015年01期
6 刘宏志;王超;贺超男;;危险天气下进离场航线网络优化[J];科学技术与工程;2014年08期
7 张晨靓;田勇;;恶劣天气影响下动态改航策略研究[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2013年06期
8 张兆宁;王霞;;考虑危险天气的终端区动态容量评估[J];中国民航大学学报;2013年06期
9 王洁宁;孙禾;赵元棣;;基于随机可达性的多危险区域侵入概率研究[J];中国安全科学学报;2013年07期
10 孟令航;徐肖豪;李善梅;耿增显;;不确定强对流天气下动态改航路径规划[J];西南交通大学学报;2012年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏凡;雷暴对航空飞行的影响研究[D];成都信息工程大学;2018年
2 杨欢;基于北斗导航的飞行服务终端设计与实现[D];西安电子科技大学;2018年
3 薛大彬;航路飞行路径优化问题研究[D];南京航空航天大学;2018年
4 王清琦;雷暴天气下的改航模型研究[D];中国民航大学;2017年
5 王鑫;动态危险天气下改航路径规划研究[D];中国民航大学;2017年
6 赵召娜;空域灵活使用下的改航路径规划研究[D];中国民航大学;2016年
7 陈晨;终端区进场流的路径选择研究[D];中国民航大学;2016年
8 魏中慧;危险天气下的终端区动态容量评估与改航方法研究[D];中国民航大学;2016年
9 蒋昕;危险天气下的动态航班改航研究[D];南京航空航天大学;2016年
10 龙丁丁;天气影响空中交通的量化初步研究[D];南京航空航天大学;2016年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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2 赵瑞;多目标遗传算法应用的研究[D];天津大学;2005年
3 吴盘龙;空中交通流量管理中的多机场地面等待问题的研究[D];西北工业大学;2003年
4 王占伟;终端区的空中交通流量管理的研究[D];西北工业大学;2002年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 倪必勇;蒋丽萍;陈义堂;张炜琪;邹琳;叶宝鉴;陈世品;马良;;福州森林景区植物资源的旅游开发研究[J];安徽农学通报;2015年24期
2 蓝伯雄;张米;;考虑延误因素的机组排班模型研究[J];中国管理科学;2015年12期
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9 燕新英;;关于空管运行的航班计划现状及应对策略分析[J];科技创新与应用;2015年23期
10 覃县;;基于空中交通管制的人为因素问题、成因及策略解析[J];科技创新与应用;2015年23期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李红;农村生活垃圾厌氧准好氧生物反应器填埋场稳定化研究[D];西南交通大学;2017年
2 涂振坤;直觉判断矩阵与区间互补判断矩阵的若干性质研究[D];合肥工业大学;2015年
3 张汉华;开源软件的内在机理及激励机制研究[D];暨南大学;2015年
4 葛江北;风电场群电压安全性分析与评估研究[D];华北电力大学;2015年
5 金虎;基于多参量的GIS局部放电发展过程研究及严重程度评估[D];华北电力大学;2015年
6 夏雅琴;基于多维感官的产品设计评估方法研究[D];南京航空航天大学;2014年
7 张格亮;我国风险投资家对项目评价指标的选用研究[D];东北财经大学;2012年
8 张璠;农机调配策略研究[D];河北农业大学;2012年
9 曹航;中国一类卷烟品牌竞争力评价研究[D];武汉理工大学;2011年
10 李国旗;具有多属性特征的城市物流设施布局优化研究[D];西南交通大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 束东来;基于遗传算法的多旅行商问题的优化[D];安庆师范大学;2018年
2 赵密;区域短期流量控制策略研究[D];中国民航大学;2018年
3 杨欢;基于北斗导航的飞行服务终端设计与实现[D];西安电子科技大学;2018年
4 张文军;基于复杂天气下冲突避让的航路改航研究[D];中国民用航空飞行学院;2018年
5 李秀宜;上海区域空中交通流量管理模式与优化对策研究[D];华东政法大学;2018年
6 薛大彬;航路飞行路径优化问题研究[D];南京航空航天大学;2018年
7 黄英;考虑大规模风电接入的储能与输电网联合规划研究[D];华北电力大学(北京);2018年
8 许长彬;天气影响下的港口船舶延误恢复模型及算法研究[D];大连海事大学;2018年
9 董哲;集装箱班轮船期干扰恢复双目标模型[D];大连海事大学;2018年
10 万鹏;基于田口算法的汽车翼子板冲压成形过程模拟及其成形工艺参数优化[D];安徽工程大学;2017年
【同被引文献】
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1 万晓凤;胡伟;郑博嘉;方武义;;基于改进蚁群算法与Morphin算法的机器人路径规划方法[J];科技导报;2015年03期
2 王飞;王红勇;;基于Maklink图和遗传算法的改航路径规划方法研究[J];交通运输系统工程与信息;2014年05期
3 沈济南;梁芳;郑明辉;;一种新的混合差分粒子群优化算法及其应用[J];四川大学学报(工程科学版);2014年06期
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7 张晨靓;田勇;;恶劣天气影响下动态改航策略研究[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);2013年06期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 章翠红;京津冀夏季雷暴天气过程分型及环流特征研究[D];南京信息工程大学;2016年
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【二级引证文献】
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1 康博;;对流天气下终端区容量评估研究与优化[J];中国民用航空;2016年06期
2 张兆宁;魏中慧;;危险天气下的终端区动态容量评估[J];科学技术与工程;2015年21期
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6 王莉莉;周娟;;飞行冲突下改航模型和算法研究[J];飞行力学;2015年03期
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 魏凡;雷暴对航空飞行的影响研究[D];成都信息工程大学;2018年
2 杨欢;基于北斗导航的飞行服务终端设计与实现[D];西安电子科技大学;2018年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于随然;陶璟;王佳伟;;基于层次分析法多标准决策分析的产品全生命周期方案选择[J];上海交通大学学报;2007年04期
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3 田勇;付建军;王艳军;;机场地面容量评估研究[J];南京航空航天大学学报;2006年05期
4 苏海滨;史永丽;侯朝桢;;基于遗传算法的多目标多路径优化选择算法研究[J];微电子学与计算机;2006年10期
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6 杨军利;向小军;;基于最小成本的飞机着陆规划算法[J];中国民航学院学报;2006年02期
7 徐肖豪;李雄;;航班地面等待模型中的延误成本分析与仿真[J];南京航空航天大学学报;2006年01期
8 张丽;石丽娜;;航空公司开展差旅管理业务的研究[J];上海工程技术大学学报;2005年04期
9 刘旭红,张国英,刘玉树,张君;基于多目标遗传算法的路径规划[J];北京理工大学学报;2005年07期
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 常茂军;机场终端区容量动态预测方法研究[D];南京航空航天大学;2007年
2 宋柯;空中交通流量管理改航策略初步研究[D];南京航空航天大学;2002年
3 丁峰;空中交通流量管理中飞机队列优化算法研究与实现[D];西北工业大学;2001年
【相似文献】
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1 王鑫;王莉莉;;基于改进几何算法的扩散危险区改航策略研究[J];航空计算技术;2015年04期
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10 陈可嘉;陈琳琳;;危险天气飞行受限区域的划设与预测[J];南京航空航天大学学报(社会科学版);2017年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 李雄;徐肖豪;戴福青;李冬宾;;一种新的航班改航路径规划算法及其应用[A];2009中国控制与决策会议论文集(1)[C];2009年
2 付佳;王美玲;杨毅;周培德;;基于计算几何算法的多智能体快速编队[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 杨晴川、潘云召;机上发生争执,一架由英国飞美国班机改航向[N];新华每日电讯;2006年
2 本报记者 王潇雨;民航局禁令升级 整改航企终结地方“玩航空”[N];华夏时报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李雄;飞行危险天气下的航班改航路径规划研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋昕;危险天气下的动态航班改航研究[D];南京航空航天大学;2016年
2 吴文政;基于蚁群算法的改航路径规划研究与应用[D];重庆大学;2012年
3 杨欢;基于北斗导航的飞行服务终端设计与实现[D];西安电子科技大学;2018年
4 张文军;基于复杂天气下冲突避让的航路改航研究[D];中国民用航空飞行学院;2018年
5 王清琦;雷暴天气下的改航模型研究[D];中国民航大学;2017年
6 王鑫;动态危险天气下改航路径规划研究[D];中国民航大学;2017年
7 高政;基于动态空域的自适应改航技术[D];南京航空航天大学;2009年
8 黄晓鹏;基于机载双目摄像头的无人机导航算法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
9 Baltabay Aliya;电动汽车最优路径规划问题研究[D];华北电力大学(北京);2018年
10 张亚欣;电水壶焊缝处曲面抛光及自动生产线的设计研究[D];华中科技大学;2016年
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