基于卡尔曼滤波的航空器飞行航迹预测

作者： 唐陈宇   唐建   曾孟佳   来源： 现代信息科技 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   卡尔曼滤波   航迹预测  

描述： 航空器的轨迹预测是空中管理技术的基础，由于空中交通环境存在不确定性因素，航空器飞行轨迹的准确预测一直是业内关注的焦点。卡尔曼滤波（Kalman Filtering）是一种能够过滤线性噪声并对当前状态进行预测的状态方程，具有占用内存小、速度快的优点，可应用于含有不确定信息的动态系统中。基于此，提出一种基于卡尔曼滤波的飞行航迹预测，不仅能够预测航空器的当前轨迹，解决不确定因素带来的影响，还能节省预测成本。

基于卡尔曼滤波的航空器飞行航迹预测

作者： 唐陈宇   唐建   曾孟佳   来源： 现代信息科技 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   卡尔曼滤波   航迹预测  

描述： 航空器的轨迹预测是空中管理技术的基础，由于空中交通环境存在不确定性因素，航空器飞行轨迹的准确预测一直是业内关注的焦点。卡尔曼滤波（Kalman Filtering）是一种能够过滤线性噪声并对当前状态进行预测的状态方程，具有占用内存小、速度快的优点，可应用于含有不确定信息的动态系统中。基于此，提出一种基于卡尔曼滤波的飞行航迹预测，不仅能够预测航空器的当前轨迹，解决不确定因素带来的影响，还能节省预测成本。

考虑驾驶方式的车辆与航空器交叉冲突评估

作者： 康瑞   杨凯   来源： 中国安全生产科学技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   驾驶方式   交叉运行   风险评估   航空安全  

描述： 为量化不同驾驶方式下车辆与航空器行驶风险，提出车辆与航空器交叉运行冲突评估模型，该模型将特种车辆驾驶方式分为激进、稳定、保守3类，综合驾驶特性和管制规则定义车辆速度演化规律，结合运行场景、间隔配备等要素确定冲突条件，并基于航空器与车辆实时速度、位置变化构造冲突评估模型。研究结果表明：冲突评估模型能够计算车辆与航空器在十型交叉口的冲突概率；激进方式下车辆先于航空器通过交叉口，风险概率均值相对最大，为0.679;保守方式下航空器先于车辆通过交叉口，最大间隔是安全间隔的4.7倍；稳定驾驶方式可兼顾安全和效率。本文模型能再现十型道口车辆与航空器交叉运行冲突产生、发展及解脱过程，计算结果可用于场面实时冲突识别和预警，能够为机场危险源识别和风险管控提供依据。

考虑驾驶方式的车辆与航空器交叉冲突评估

作者： 康瑞   杨凯   来源： 中国安全生产科学技术 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   驾驶方式   交叉运行   风险评估   航空安全  

描述： 为量化不同驾驶方式下车辆与航空器行驶风险，提出车辆与航空器交叉运行冲突评估模型，该模型将特种车辆驾驶方式分为激进、稳定、保守3类，综合驾驶特性和管制规则定义车辆速度演化规律，结合运行场景、间隔配备等要素确定冲突条件，并基于航空器与车辆实时速度、位置变化构造冲突评估模型。研究结果表明：冲突评估模型能够计算车辆与航空器在十型交叉口的冲突概率；激进方式下车辆先于航空器通过交叉口，风险概率均值相对最大，为0.679;保守方式下航空器先于车辆通过交叉口，最大间隔是安全间隔的4.7倍；稳定驾驶方式可兼顾安全和效率。本文模型能再现十型道口车辆与航空器交叉运行冲突产生、发展及解脱过程，计算结果可用于场面实时冲突识别和预警，能够为机场危险源识别和风险管控提供依据。

基于分类与优化的进场航空器调度方法

作者： 杜卓铭     张军峰     杨春苇   来源： 南京航空航天大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   优化   航空运输   进场调度   分类  

描述： 实际着陆次序高度吻合，正确率达到99.00%以上；相比于传统先到先服务策略，本文方法减少了平均延误时间、平均飞行时间、最大飞行时间、最大延误时间和着陆位置变动次数；相比于常规优化方法，本文方法能够在保障优化指标的基础上，将航空器着陆位置变动由12次降为2次。

基于分类与优化的进场航空器调度方法

作者： 杜卓铭     张军峰     杨春苇   来源： 南京航空航天大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通管理   优化   航空运输   进场调度   分类  

描述： 实际着陆次序高度吻合，正确率达到99.00%以上；相比于传统先到先服务策略，本文方法减少了平均延误时间、平均飞行时间、最大飞行时间、最大延误时间和着陆位置变动次数；相比于常规优化方法，本文方法能够在保障优化指标的基础上，将航空器着陆位置变动由12次降为2次。

终端区离场航空器自主路径规划研究

作者： 王红勇   郭宇鹏   来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 人工势场   连续爬升运行   空中交通管理   粒子群算法   航空器自主运行   航空运输   路径规划  

描述： 随着航空器自主保持间隔运行概念的逐渐发展，基于连续爬升运行模式，可有效解决当前终端区内航空器离场路径固定单一所造成空域运行效率底下问题。为此，本文提出一种基于人工势场-粒子群联合算法的终端区离场航空器自主路径规划方法。首先构建面向航空器自主运行模式的空域环境模型，对空域环境进行栅格化处理并计算各栅格的空域复杂度，限制离场航空器进入高复杂度栅格以保障运行安全。其次构建基于BADA数据库和减退力爬升模式的航空器爬升性能约束模型；然后应用人工势场-粒子群联合算法进行路径规划，通过粒子群算法广域搜索思想解决人工势场法固有的局部极值-目标不可达问题；使用贝塞尔曲线法优化该路径，引入滑动时间窗口理念优化航空器离场时刻。最后使用终端空域(ZSSSAP)的实际结构和运行数据，应用上述方法进行仿真模拟。仿真试验结果表明，人工势场-粒子群算法可有效生成航空器无冲突离场路径并规避繁忙空域，优化处理后的路径满足航空器爬升性能约束，且优于实际运行路径(路径长度减少23.78%，最大转弯率降低55.73%，最大爬升率降低9.94%)。而且离场航空器自主运行模式下的空中交通复杂性较当前运行模式更为均衡(栅格复杂度峰值降低3.92%)，可有效提升空域利用率。

终端区离场航空器自主路径规划研究

作者： 王红勇   郭宇鹏   来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 人工势场   连续爬升运行   空中交通管理   粒子群算法   航空器自主运行   航空运输   路径规划  

描述： 随着航空器自主保持间隔运行概念的逐渐发展，基于连续爬升运行模式，可有效解决当前终端区内航空器离场路径固定单一所造成空域运行效率底下问题。为此，本文提出一种基于人工势场-粒子群联合算法的终端区离场航空器自主路径规划方法。首先构建面向航空器自主运行模式的空域环境模型，对空域环境进行栅格化处理并计算各栅格的空域复杂度，限制离场航空器进入高复杂度栅格以保障运行安全。其次构建基于BADA数据库和减退力爬升模式的航空器爬升性能约束模型；然后应用人工势场-粒子群联合算法进行路径规划，通过粒子群算法广域搜索思想解决人工势场法固有的局部极值-目标不可达问题；使用贝塞尔曲线法优化该路径，引入滑动时间窗口理念优化航空器离场时刻。最后使用终端空域(ZSSSAP)的实际结构和运行数据，应用上述方法进行仿真模拟。仿真试验结果表明，人工势场-粒子群算法可有效生成航空器无冲突离场路径并规避繁忙空域，优化处理后的路径满足航空器爬升性能约束，且优于实际运行路径(路径长度减少23.78%，最大转弯率降低55.73%，最大爬升率降低9.94%)。而且离场航空器自主运行模式下的空中交通复杂性较当前运行模式更为均衡(栅格复杂度峰值降低3.92%)，可有效提升空域利用率。

风影响下航空器多目标最优控制航迹优化方法

作者： 常哲宁   胡明华   张颖   杨磊   邹润原   来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 最优控制   基于航迹运行   空中交通管理   非线性规划   多目标优化   航迹优化  

描述： 的Pareto前沿解，按高度层飞行场景下采用两阶段求解方法能获得更优的前沿解；自由高度飞行和按高度层飞行两种场景下求得的前沿解中最低油耗航迹分别比飞行计划仿真航迹的油耗降低了6.33%，5.94%，最短飞行时间航迹分别比飞行计划仿真航迹的飞行时间降低了10.16%，10.01%。

终端区离场航空器自主路径规划研究

作者： 王红勇   郭宇鹏   来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 人工势场   连续爬升运行   空中交通管理   粒子群算法   航空器自主运行   航空运输   路径规划  

描述： 随着航空器自主保持间隔运行概念的逐渐发展，基于连续爬升运行模式，可有效解决当前终端区内航空器离场路径固定单一所造成空域运行效率底下问题。为此，本文提出一种基于人工势场-粒子群联合算法的终端区离场航空器自主路径规划方法。首先构建面向航空器自主运行模式的空域环境模型，对空域环境进行栅格化处理并计算各栅格的空域复杂度，限制离场航空器进入高复杂度栅格以保障运行安全。其次构建基于BADA数据库和减退力爬升模式的航空器爬升性能约束模型；然后应用人工势场-粒子群联合算法进行路径规划，通过粒子群算法广域搜索思想解决人工势场法固有的局部极值-目标不可达问题；使用贝塞尔曲线法优化该路径，引入滑动时间窗口理念优化航空器离场时刻。最后使用终端空域(ZSSSAP)的实际结构和运行数据，应用上述方法进行仿真模拟。仿真试验结果表明，人工势场-粒子群算法可有效生成航空器无冲突离场路径并规避繁忙空域，优化处理后的路径满足航空器爬升性能约束，且优于实际运行路径(路径长度减少23.78%，最大转弯率降低55.73%，最大爬升率降低9.94%)。而且离场航空器自主运行模式下的空中交通复杂性较当前运行模式更为均衡(栅格复杂度峰值降低3.92%)，可有效提升空域利用率。