进场航空器的优化排序研究

【类型】学位论文

【作者】蒋海行 

【关键词】 决策支持 航迹预测 冲突探测 排序与调度 原型系统

【摘要】近年来，中国民航业得到了快速的发展，航班数量持续增加，机队规模不断扩大，服务能力和服务水平大幅度提高。然而由于空中交通流量的持续增长，从而导致终端空域拥堵、节能减排压力倍增、流量控制频繁、大面积航班延误等一系列问题。而且，根据《民航发展第十二个五年规划》的发展要求，可以预计在今后一段时期内，中国民航仍将以较快的速度发展。因此，如何在飞行流量持续增长的情况下，提高空中交通的运行效率成为我国民航运输事业可持续发展的重要课题。终端空域作为空中交通的主要瓶颈，直接影响空中交通的运行效率，而跑道的利用率则是终端空域运行的主要限制因素。目前，进场航空器的管制主要采用先到先服务策略，该方案虽然简单易行并体现了公平性的原则，但无法提高跑道的使用效率，造成资源浪费。尤其在航班运行高峰时段，无法给出合理有效的解决方案，从而造成航班延误，管制员压力倍增。鉴于此，深入研究进场航空器的优化排序与调度，不仅可以提高跑道利用率、终端空域运行效率，而且对保障飞行安全及实现绿色飞行具有重大的理论价值与现实意义。论文基于航空器四维轨迹预测，采用相关优化算法，研究进场航空器的优化排序与调度，并构建相应原型系统。首先，由于航空器四维轨迹预测是进场航空器冲突探测与解脱、排序与调度的基础与关键，构建了基于BADA及航空器意图的航空器四维轨迹预测模型，同时将实时气象风的数据加入到预测模型中，以期提高预测精度。然后，提出了基于最长公共子序列（LCS）及四维航迹的快速冲突探测算法。接着，结合备选航路、调速及重新分配降落跑道等调度策略，利用分枝界定算法解决进场航空器的排序与调度问题。并利用上海浦东机场雷达数据样本分别对四维航迹预测、冲突探测及排序与调度算法进行了仿真。最后，基于上述理论研究，结合软件开发一般原则，利用面向对象的编程技术，设计开发了进场排序与调度原型系统。利用上海浦东国际机场雷达数据对本系统进行了系统验证，验证结果表明本原型系统可以满足实时性的要求，同时具有友好的人机界面，并且操作简单，可以对终端区进场航空器的排序与调度提供有效的解决方案。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】张军峰

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