基于4D軌跡的航空器地面滑行動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃及仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、我國(guó)航空運(yùn)輸事業(yè)處于高速發(fā)展之中，國(guó)內(nèi)各大機(jī)場(chǎng)不斷擴(kuò)建，機(jī)場(chǎng)的發(fā)展越來(lái)越需要機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)引導(dǎo)及控制，地面滑行航空器的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃是機(jī)場(chǎng)實(shí)施自動(dòng)控制及引導(dǎo)不可或缺的一部分。尤其是當(dāng)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面條件復(fù)雜或者天氣氣象較差乃至惡劣時(shí)，對(duì)航空器實(shí)施動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃至關(guān)重要。本文主要研究了地面滑行航空器的軌跡預(yù)測(cè)模型以及動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)，并建立了滑行航空器的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃仿真系統(tǒng)。
　　靜態(tài)路徑規(guī)劃算法首先要對(duì)場(chǎng)面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并搭建模型，接

2、著基于A*算法的思想，將航空器滑行距離最短作為目標(biāo)，計(jì)算航空器從起始節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的K條靜態(tài)路徑，并將其作為可行滑行路徑集。
　　基于速度剖面擬合的航空器場(chǎng)面滑行4D軌跡預(yù)測(cè)的方法，將動(dòng)態(tài)空間規(guī)整(Dynamic Space Warping，DSW)算法應(yīng)用到速度剖面的擬合中,得出一種標(biāo)稱速度剖面的生成方法,并通過(guò)建立平均速度修正參數(shù)修正不同機(jī)型對(duì)滑行速度的影響，最后基于動(dòng)力學(xué)平衡方程構(gòu)造了標(biāo)稱速度到瞬時(shí)速度的映射,結(jié)合BADA數(shù)

3、據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)瞬時(shí)速度的修正。在上述分析的基礎(chǔ)上得到航空器場(chǎng)面滑行4D軌跡預(yù)測(cè)模型。
　　滑行航空器的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃將K條靜態(tài)路徑作為可行滑行路徑集，依次為每條靜態(tài)路徑預(yù)測(cè)其4D軌跡，同時(shí)確保與其他航空器不發(fā)生沖突，最后求解出總滑行時(shí)間和總等待時(shí)延，保留具有最小值的路徑作為規(guī)劃的最優(yōu)結(jié)果。
　　為確保提出的動(dòng)態(tài)路由算法的合理、有效，故設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)引導(dǎo)場(chǎng)面航空器滑行的仿真系統(tǒng)加以驗(yàn)證。該仿真系統(tǒng)具有對(duì)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面運(yùn)行情況的仿真功能，并