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- 固定航路飞行条件下航空器航迹规划 若干关键技术研究
- 作者： 韩云祥 来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 新一代空中交通管理 航迹规划 极大代数 卡尔曼滤波 模型预测控制
- 描述： 建立智能化的新一代空中交通管理自动化系统,是新一代民用航空运输系统的重要目标之一。在新一代空中交通管理自动化系统实施方案中,航迹规划模块在基于航迹的航空器运行过程中扮演着重要角色。本文针对航空器战略航迹规划和战术航迹规划两个方面分别展开了研究,形成了较为系统的航迹规划理论,能够为新一代空中交通管理自动化系统的实施提供理论指导。本文研究工作主要包括:提出了包含“单航空器航迹规划”和“多航空器航迹规划”的战略航迹规划方法,建立了航空器战略航迹规划理论,其中,单航空器战略航迹规划阶段,从航空器的物理运动特性出发,构造了航空器在不同飞行阶段之间状态切换转移、而同一阶段内航空器重量、校正空速、高度和距离等状态参数连续变化的航迹演化模型。运用Petri网理论从宏观和微观两个角度研究了航空器全飞行剖面航迹演化过程。为了增强航迹的实用性,在航迹规划过程中融入了风场要素,引入启发式算法优化了风场插值模型参数并修正了航空器原始运行状态。多航空器战略航迹规划阶段,从航空器流的物理运动特性出发,根据航段结构和航空器间的运行状态,运用元胞自动机模型,提出了一种空域交通流微观模型构建方法。基于航路冲突点保护区竞争机制,建立了空域多航空器极大代数耦合模型和多航空器冲突预调配模型,给出了模型输入、状态和输出之间的约束关系,依据不同的航迹规划目标,通过形式化推理可以得到多航空器无冲突航迹。提出了包含“单航空器实时航迹推测”和“多航空器实时航迹规划”的战术航迹规划方法,建立了航空器战术航迹规划理论。其中,单航空器实时航迹推测阶段,从影响航空器运行的各种随机因素出发,通过将航空器的位移量视为隐马尔科夫过程的观测值,构建了基于航空器历史轨迹的隐马尔科夫航迹推测模型。针对原始观测数据的符号化序列转换和隐马尔科夫模型初始参数选取,引入启发式算法对原始数据进行聚类并优化隐马尔科夫模型初始参数,采用标准训练算法获取隐马尔科夫模型预测参数对航空器未来位置实施滚动推测。多航空器实时航迹规划阶段,从航空器的动态协同特性出发,在解脱变量受航路空间和航空器性能制约的前提下,通过融入高空风场因素,采用模型预测控制理论,提出了一种能够适应空域环境变化的冲突解脱航迹滚动规划方法。根据航空器的运行状态,建立了高空风场的线性和非线性两种滤波模型,将预测模型的校正过程转化为高空风场数值的滤波过程。为了获取解脱参数数值,引入启发式算法对最优输入量进行求解。
- 基于鲁棒控制理论的轨迹规划方案
- 作者： 韩云祥 汤新民 黄晓琼 来源： 南京航空航天大学学报 年份： 2017 文献类型 ： 期刊 关键词： 民用航空 轨迹 间隔 空中交通管制 航空运输
- 描述： 为了在大流量、高密度和小间隔条件下获取多航空器鲁棒无冲突轨迹,针对不同的航路空间分布结构,通过将单架航空器视为一个批次以及引入缓冲时间参数,基于航路冲突点保护区竞争机制,在极大代数框架下根据管制间隔约束构建了单航段和多航段航空器流控制模型,建立了模型输入变量、状态变量和输出变量之间的约束关系。从各类子模型的空间逻辑结构出发,进一步构建了空域多航空器极大代数耦合模型。基于不同的调配目标,设定了多类鲁棒优化指标函数,采用调整航空器到达航段入口时刻和在航段上运行速度两种策略,提出了多航空器轨迹规划鲁棒优化模型。算例分析表明,本文所提出的规划模型可行有效。
- 面向航空器战略航迹规划的风场信息插值方法
- 作者： 汤新民 陈平 韩云祥 来源： 指挥信息系统与技术 年份： 2020 文献类型 ： 期刊 关键词： Delaunay三角剖分 风值预报 地统计学 克里格插值
- 描述： 针对融合风场信息的航空器战略航迹规划问题,将风参数视为满足内蕴假设的区域化变量,利用风场预报信息,采用地统计学中的克里格插值法对特定航路和位置点进行插值,获得了线性无基台、线性有基台及球形3类半变异模型。为了拟合半变异模型中的未知参数,通过基于进化规划的函数模型方法进行参数估计,结合Delaunay三角剖分算法和半变异模型中的变程信息对航空器10个爬升阶段中的10个待估点的风值进行了估计,并给出了方差值。
- 基于卷积LSTM模型的航空器轨迹预测
- 作者： 刘龙庚 翟俐民 韩云祥 来源： 计算机工程与设计 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 长短期记忆网络 时间序列 空管大数据 航迹聚类 深度学习 智能交通 航迹预测
- 描述： 采集空管大数据,根据空管大数据的特点,对数据进行数据融合,利用改进的聚类算法处理航迹数据,对得到的各类航迹数据分别构建模型,提高模型的预测精度。分别构建Stack LSTM和基于卷积LSTM的航空器轨迹预测模型,以真实雷达数据为例进行仿真实验,对仿真结果进行对比,其结果表明,基于卷积LSTM的航空器轨迹预测模型可以将预测的均方根误差控制在400s内,验证了预测模型可以实现航空器轨迹的精确预测。