空中交通管理中概率型飛行沖突探測(cè)算法研究.pdf

1、空中交通管理中概率型飛行沖突探測(cè)算法空中交通管理中概率型飛行沖突探測(cè)算法研究研究ResearchofProbabilisticAircraftConflictDetectionAlgithmsinAirTrafficManagement一級(jí)學(xué)科：信息與通信工程學(xué)科專業(yè)：信號(hào)與信息處理研究生：石磊指導(dǎo)教師：吳仁彪教授天津大學(xué)電子信息工程學(xué)院二零一四年六月中文摘要中文摘要沖突探測(cè)功能是當(dāng)今空中交通管理系統(tǒng)的重要組成部分，隨著未來空中交通流量

2、的增加，沖突探測(cè)功能將會(huì)越來越重要。沖突探測(cè)是飛機(jī)飛行安全和高效的保障。飛機(jī)飛行的區(qū)域包括航路區(qū)和終端區(qū)，本文針對(duì)飛行區(qū)域不同的飛行特點(diǎn)，對(duì)航路區(qū)和終端區(qū)的沖突探測(cè)分別進(jìn)行了研究。針對(duì)航路上飛機(jī)具有多段航路的情況，本文討論了飛機(jī)按照計(jì)劃時(shí)間或計(jì)劃航路點(diǎn)進(jìn)行航路改變的情況，并分別提出了相應(yīng)的沖突探測(cè)算法。飛機(jī)按照計(jì)劃時(shí)間進(jìn)行航路改變的情況下，根據(jù)兩飛機(jī)航路改變時(shí)刻，將兩飛機(jī)航路分為一系列航路片段，并根據(jù)經(jīng)典飛機(jī)位置預(yù)測(cè)模型和位置空間離散方

3、法來計(jì)算沖突概率。飛機(jī)按照計(jì)劃航路點(diǎn)進(jìn)行航路改變情況下，推導(dǎo)飛機(jī)到達(dá)航路點(diǎn)時(shí)間的概率分布，并根據(jù)到達(dá)航路點(diǎn)時(shí)間概率分布以及飛機(jī)位置預(yù)測(cè)誤差情況計(jì)算兩飛機(jī)交叉航路的沖突概率。仿真結(jié)果表明，兩種算法精度滿足沖突探測(cè)要求且計(jì)算高效，適合工程應(yīng)用。針對(duì)終端區(qū)飛機(jī)飛行狀態(tài)經(jīng)常改變的情況，本文基于飛機(jī)位置預(yù)測(cè)的隨機(jī)微分方程模型，提出了使用最大瞬時(shí)沖突概率和總體沖突概率兩種思想衡量飛行沖突的算法。根據(jù)兩飛機(jī)飛行狀態(tài)改變時(shí)刻，將沖突探測(cè)時(shí)間分為一系列時(shí)

4、間片段，使得每一個(gè)時(shí)間片段內(nèi)飛機(jī)沒有速度和方向的變化。在使用最大瞬時(shí)沖突概率的算法中，根據(jù)隨機(jī)微分方程位置預(yù)測(cè)模型，推導(dǎo)兩飛機(jī)不同時(shí)刻的相對(duì)位置概率密度，并使用坐標(biāo)變換和辛普森法則估計(jì)沖突概率。對(duì)于使用總體沖突概率的算法，每一個(gè)時(shí)間片段的沖突概率等效為做隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)進(jìn)入另外一架運(yùn)動(dòng)飛機(jī)保護(hù)區(qū)的概率，使用坐標(biāo)變換和BachelierLevy定理估算沖突概率。仿真結(jié)果表明算法精度滿足沖突探測(cè)要求，對(duì)空中交通管理系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)飛行沖突和沖突解