性能基导航中对称面内飞行技术误差模型(英文)

飞行技术误差(FTE)与导航系统误差(NSE)是性能基导航(PBN)中总系统误差(TSE)的主要组成部分。性能基导航的实施需要对总系统误差进行航前预测以及航行中的短期动态预测。当飞行技术误差预测值与导航系统误差预测值的和大于PBN导航的规定值时,将无法运行PBN导航。因此,对于总系统误差的两个主要误差分量需要精确建模和透彻分析。采用LQG/LTR方法针对ARIC模型设计了多输入多输出纵向飞行控制系统,分析了在湍流扰动下进近飞行器对称面内的飞行技术误差。基于奇异值理论提出了对称面内飞行技术误差的映射函数以及边界估计模型。模型是基于对对称面内飞行技术误差成型机理的分析提出的,提供了一种基于成型机理的分析和估计方法,从而避免了昂贵试飞和单纯的数据拟合。基于真实数据的仿真验证了对称面内飞行技术误差的理论分析。研究同时揭示了当自动飞行控制系统(AFCS)接通时性能基导航中对称面内飞行技术误差部分由湍流扰动引致,且随湍流强度的增强而增大。

一种尾流消散动态预测的改进算法

尾流间隔是增大跑道容量的主要限制因素之一,为了在保持安全水平的前提下有效地增大跑道容量,可以对尾流消散进行动态预测,并据此缩减尾流间隔。研究了一种尾涡消散动态预测算法,该算法考虑了真实大气的大气分层、湍流、侧风、迎面风、风切变以及地效影响,并用一阶后向差分对该算法进行了离散化改进;在改进算法的基础上,对进近阶段尾流的消散在Matlab中进行了仿真计算;计算结果复现了尾涡的下沉现象和侧风对尾涡传输的线性累积效应。

飞行进近中尾流的大涡数值模拟

尾流间隔是增大跑道容量的主要限制因素之一,为了在保持安全水平的前提下有效地增大跑道容量,应制定安全高效的尾流间隔。对尾流流场和尾涡消散物理过程的研究,是制定准确、恰当的空中交通中尾流间隔的重要理论依据。本文用大涡模拟方法对三维机翼简化模型的尾流场进行了数值模拟。数值模拟的来流速度、迎角和定解条件等重要参数以航空器尾流事故高发的进近阶段为依据,计算结果验证了涡核的迸裂消散、涡对的连接消散和涡对的下沉现象,发现了在涡对卷起之前的不对称性和Crow关联发生后涡对消散的不对称性,并分析了其原因。

基于Event的侧向碰撞风险改进模型

Event模型是一种基于长方体碰撞模板的碰撞风险评估模型,用该模型评估所得的碰撞风险概率过于保守。将碰撞模板改为圆柱体,建立了基于碰撞圆柱体的Event模型。在相同条件下运用Event模型和改进的Event模型对平行航路的侧向碰撞风险进行了评估计算,后者的碰撞风险是原Event模型碰撞风险的86.9%,仿真结果表明改进模型碰撞风险评估更精确,能够为中国平行航路的开辟进行安全评估计算提供理论依据。

GPS RAIM定位误差保护限值算法分析

针对基于最小二乘法的偏差完好性风险方法,采用总体最小二乘法估计准则,将数据矩阵和观测值两者的误差综合考虑,使残差更精确,数据可靠性更高,提高了RAIM算法的可靠性,并给出了RAIM解算模型.结合各个航段的完好性需求进行仿真,分析了不同飞行阶段的PIR性能.结果验证了PIR是更合适的可用性分析方法.

用户自主完好性监测新算法(英文)

基于测量域提出了新的导航系统完好性度量算法充分考虑所需导航性能参数和不确定的噪声的因素,运用概率优化方法进行故障监测。选择适当的性能参数,与漏检率具有一一映射关系,估算故障概率,并对此进行了讨论。在该算法中,利用残差灵敏度矩阵的各个特点提高识别有误差观测数据的效率。该算法可用于完好性监测的性能要求规定,计算高效。非精密进近的仿真结果证明了该算法的有效性。

基于完好性风险估计减少RAIM误警率方法

为了提供更精确的完好性服务,提出一种新型降低用户端自主完好性监测(receiver autonomous integrity monitoring,RAIM)误警率的方法。给出了定位误差与残差向量关系的新解释,基于最大定位误差完好性风险算法,提出了扩展正常检测区方法并进行故障检测,通过最大定位偏差保护限值提供故障检测的完好性保证,满足航段漏警率要求。最后,设计一种新的故障检测与故障识别准则,达到在不降低漏检率的条件下,减少误警率。算例表明该方法简单易行、有效。

性能基导航中飞行技术误差估计研究综述

从人为因素、飞行器性能与环境因素3方面剖析了性能基导航中飞行技术误差的影响因素及其特性。依据导航方式与特定运行条件分类论述了基于飞行试验的飞行技术误差试验统计研究,指出了此类研究方法的局限性。评述了基于成型机理的飞行技术误差方差估计模型与方法,讨论了各种方法的特点和应用范围。从飞行技术误差估计方法与应用2方面分析了现有研究的局限性与后续研究展望。分析结果表明:在手动操作方式下,不同的飞行策略对飞行技术误差有较大影响,航径偏移指示器的灵敏度与侧向飞行技术误差负相关。在航路和终端区,某些通用航空飞行器的侧向飞行技术误差的标准差分别高达759.32、481.52m,主要原因是未安装高精度导航系统。对飞行试验结果进行统计拟合的估计方法无法全面地覆盖全部机型、航段与天气条件,因而具有一定的局限性,而基于成型机理的飞行技术误差估计方法估计的侧向、高度飞行技术误差的标准差分别为2.68、1.13m,通过与仿真结果和实测数据的比较,方法的有效性得到验证。性能基导航设备在实时估计飞行技术误差时,采用假设常值而不进行实时估计,将会使飞行器处于危险中。从多重因素入手研究如何减小性能基导航中飞行技术误差是未来的重要研究方向。

尾流间隔缩减技术综述

当今世界各主要机场的航班延误已经成为影响航空运输发展的瓶颈,在通过空中交通流量管理提高效率的同时,也有许多科研工作者对尾流间隔的缩减进行了大量的研究。一类技术是通过改进进近程序缩减近距平行跑道的尾流间隔;另一类技术是建立尾流的预测模型,对尾涡的消散和输运进行预测,从而产生动态的尾流间隔咨询,获得更多的着陆或起飞时隙。采用上述技术的尾流间隔缩减系统可以减少延误,增大终端区容量。根据运行原理的不同将上述技术概括为:基于偏置进近程序的尾流间隔缩减技术和基于动态预测的尾流间隔缩减技术。对采用上述两类技术的系统作了详细分析,并比较和论述了优劣。