不确定强对流天气下动态改航路径规划

为了解决对流云团状态不确定条件下的改航路径规划问题,利用云团预测状态的不确定性测度和外推位置随机误差建立多雷暴云团的状态转移矩阵,用于预测改航路径规划网络的时变阻滞状态.以期望改航代价最小为优化目标,以航段连续性和最大穿越风险代价为约束条件,建立了动态改航路径规划模型.针对确定性和不确定性两种天气场景的16种初始状态,采用遗传算法对模型进行求解,结果表明,通过预测云团状态的不确定变化,改航路径能策略性地选择穿越初始状态不可航云团或绕飞初始状态可航云团.与确定性改航策略相比,绕飞距离减少了40%,穿越云团次数减少了30.8%,改航路径的安全性和经济性均得到有效改善.

散点状分布危险天气下的终端区动态改航方法

为保证终端区受散点状分布危险天气时的运行安全和运行效率,提出终端区动态改航方法,以改善终端区受散点状分布危险天气时的运行安全和运行效率。基于Bézier曲线的基本特征和多普勒雷达,识别散点状分布危险区域,设置控制路径走向的控制顶点,生成组成改航路径的平顺曲线段和转角曲线段;通过多目标规划求出最优改航路径,按照固定的时间跨度更新控制顶点,得到动态改航路径。在一个应用实例中,总飞行时间和飞行距离分别增加5.53%和7.10%,最大转弯角度减小24.3%。结果表明,危险天气中心距离原始路径越近,或危险天气尺度越大,改航路径偏离原始路径越明显,改航距离越长。

融合动态风险图和改进A*算法的动态改航规划

结合机载气象雷达探测信息,本文提出了一种融合动态风险图和改进A*算法的动态改航规划方法。该方法首先利用机载气象雷达的探测结果,将其进行离散化处理,建立一个定期更新的动态风险图,以此作为算法的仿真环境;然后,综合考虑了航迹长度、航迹偏离度和管制约束等因素来构造算法的代价函数,基于该代价函数进行航迹规划。同时,对A*算法的搜索方式进行了改进,并对规划后的航迹进行了平滑优化处理;最后,提出两种不同策略进行了仿真分析试验,试验结果验证了所提方法的有效性,并且适用于动态改航规划。

恶劣天气影响下动态改航策略研究

将地面等待、空中等待和改航策略相结合,以航班总延误成本最小为目标,引入情景树的概念建立动态改航模型,并利用Lingo进行整数线性规划求解.对上海虹桥国际机场某时间段内从庵东方向进场的航班进行分析,通过与采用静态改航策略、单一的地面等待策略的延误总成本进行比较,验证了模型的有效性.

航空器动态改航的自动化处理技术比较

随着空中交通流量的不断增长,航空器面临的改航飞行也就日益增加,这就使空中交通管制员面临的飞行态势变得日益复杂。面向4D轨迹的航空器动态改航技术可以实时地为管制员提供优化的改航方案,可以作为管制指挥的参考依据,从而减轻管制工作负荷,提高管制效率和空域流量,具有广阔的应用前景。本文主要选取了一些具有代表性的航空器动态改航算法,对比分析了它们的优缺点和适用范围,从而为使用这些算法提供一定的参考。

基于改进人工势场法的多机动态改航路径规划

危险天气会影响航班的正常飞行,因此需要研究危险天气影响下的航班改航路径规划的问题。改进了传统人工势场法中的斥力势函数,将航空器与其对应的目标点之间的距离以及航空器与障碍物的运动速度考虑在内,建立了改进人工势场法的多机动态改航路径规划模型。该模型解决了航空器因受力不为零而徘徊运动的现象,并且适应动态运行环境。算例验证了该模型的有效性和可行性。

基于改进人工势场法的动态改航规划

针对危险天气影响下的航班改航问题,提出基于改进人工势场法的动态改航规划方法。首先以改航路径最短为目标,综合考虑飞行安全性和可行性,建立改航模型;然后在人工势场法中引入中间目标点以保证航空器安全绕过危险天气飞行受限区域,引入相对位置和相对速度以保持航空器与危险天气飞行受限区域运动状态一致,并对所得改航路径进行"化曲为直"的调整,使改航路径尽可能短;最后通过分布估计算法优化改进人工势场法的参数。实例研究结果验证了所提方法的有效性,该方法也适用于动态改航规划。

考虑多种危险气象的分层航迹动态规划策略

针对雷暴天气下伴随着多种危险气象同时存在的动态改航规划需求,提出了一种考虑多种危险气象的分层航迹动态规划策略。首先,根据雷达回波图对改航空域进行分层规划;然后,基于改航起点和改航终点利用稀疏A^(*)算法结合改航约束条件对分层空域进行全局航迹规划,并利用关键点选取策略确定关键航迹点;最后,根据关键航迹点对全局航迹进行分段,并利用动态窗口法逐段进行实时航迹动态规划。实验结果表明所提方法具备良好的实时航迹动态规划性能,并且优于动态稀疏A^(*)算法、动态窗口法和现行策略,而且所提方法还可以提供在规避危险气象过程中关于航空器的航速和航向的变化情况供飞行员参考。