空中交通管理中概率型飛行沖突探測算法研究.pdf

1、空中交通管理中概率型飛行沖突探測算法空中交通管理中概率型飛行沖突探測算法研究研究ResearchofProbabilisticAircraftConflictDetectionAlgithmsinAirTrafficManagement一級學(xué)科：信息與通信工程學(xué)科專業(yè)：信號與信息處理研究生：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，沖突探測功能將會越來越重要。沖突探測是飛機飛行安全和高效的保障。飛機飛行的區(qū)域包括航路區(qū)和終端區(qū)，本文針對飛行區(qū)域不同的飛行特點，對航路區(qū)和終端區(qū)的沖突探測分別進行了研究。針對航路上飛機具有多段航路的情況，本文討論了飛機按照計劃時間或計劃航路點進行航路改變的情況，并分別提出了相應(yīng)的沖突探測算法。飛機按照計劃時間進行航路改變的情況下，根據(jù)兩飛機航路改變時刻，將兩飛機航路分為一系列航路片段，并根據(jù)經(jīng)典飛機位置預(yù)測模型和位置空間離散方

3、法來計算沖突概率。飛機按照計劃航路點進行航路改變情況下，推導(dǎo)飛機到達航路點時間的概率分布，并根據(jù)到達航路點時間概率分布以及飛機位置預(yù)測誤差情況計算兩飛機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要求且計算高效，適合工程應(yīng)用。針對終端區(qū)飛機飛行狀態(tài)經(jīng)常改變的情況，本文基于飛機位置預(yù)測的隨機微分方程模型，提出了使用最大瞬時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)兩飛機飛行狀態(tài)改變時刻，將沖突探測時間分為一系列時

4、間片段，使得每一個時間片段內(nèi)飛機沒有速度和方向的變化。在使用最大瞬時沖突概率的算法中，根據(jù)隨機微分方程位置預(yù)測模型，推導(dǎo)兩飛機不同時刻的相對位置概率密度，并使用坐標(biāo)變換和辛普森法則估計沖突概率。對于使用總體沖突概率的算法，每一個時間片段的沖突概率等效為做隨機運動的飛機進入另外一架運動飛機保護區(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要求，對空中交通管理系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)飛行沖突和沖突解