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《中国民用航空飞行学院》 2020年
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基于飞行计划集中处理的航空器航迹规划研究

何德暘  
【摘要】:近年来,随着我国民航业的发展,机队规模的不断扩大,飞行流量的增加,空域拥堵严重,导致航班出现延误,影响空中交通运行的安全,增加了管制员的工作负荷。空管部门必须寻求更加高效的优化方法来提升空域运行效率。因此,各国提出了以TBO(基于航迹的运行)为核心的新一代空中交通管理系统概念、飞行计划集中处理等新理念。TBO(基于航迹的运行)的核心是航迹规划。通过飞行计划集中处理与TBO理念相结合,在以往研究的基础上,提出了新的思路和改进模型算法对4D航迹规划进行新的研究,提供更加精确的航空器的高度、速度和位置等信息,并将其应用于飞行计划集中处理系统中,能够降低航班延误率,提升空域运行效率,保证空中交通的有序运行。本文提出了“航空器的航迹预测”、“多架航空器的航迹规划”和“危险天气航迹规划”的预战术航迹规划方法,建立了基于飞行计划集中处理的预战术阶段航空器航迹规划理论。首先介绍了我国飞行计划集中处理和TBO(基于航迹的运行)这些新技术新理念的应用。其次,分析了两个航迹预测方法:大圆航线航迹预测法和基于BADA的航迹预测法,建立了动力学、气象、航路模型和重量、速度等参数变化模型,并且选取了一个航班的飞行计划进行模拟仿真,根据飞行计划、航路和天气情况,预测飞行剖面和航迹。然后,根据飞行计划集中处理中心数据,预测了该航路上的航路关键点某一时间段内的航空器的流量,基于模拟航路关键点的冲突情况,通过建立无冲突航迹规划模型,调整航空器到达某一关键航路汇聚点的速度和控制到达该点的时间,实现多航空器在汇聚点的无冲突航迹规划。最后,利用航空器的改航模型和环境模型与改进遗传算法相结合,设计了一个危险天气下的航空器改航绕飞算法,并进行模拟仿真,验证了其可行性。最终完成了航迹规划的总体研究流程,并能够应用在飞行计划集中处理系统中。在文章最后,对本文的研究做出了展望。
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