自由航线规划技术与算法研究

针对未来可能出现的空域容量不足的问题,提出了允许航空器选择最优飞行路线的自由航线新构想。使用一种涟漪扩散算法,并提出该算法在动态空域模型下的动态加权算法,建立了在考虑移动的恶劣天气区、禁飞区、变化的气流等情况下的数学模型,并使用该模型进行了仿真实验,给出了该算法在特定权重下解决自由航线空域中路线优化问题的确定性方法,并通过几种常见方法的比较,说明该方法的有效性。实验结果表明,可以减少民航运输过程中成本过高、环境污染大和安全性等问题的出现。

受限航路空域自主航迹规划与冲突管理技术

为了解决在基于航迹运行的空中交通管理自动化系统中人机意识同步的问题,以航路运行为对象,开展了面向受限空域的自主四维航迹(4DT)冲突探测与解脱(CD&R)技术研究。基于自由航线空域(FRA)环境,提出基于栅格的空域离散化处理与计算方法;在此基础上,提出受限空域自主航迹运行两阶段方法:阶段1运用可视图(VG)法和Dijkstra算法,实现了满足限制区约束的航空器期望航迹快速规划;阶段2提出航迹可达时空域模型及其图形化表达方法,并基于连续飞行动力学推导出了不同情况下的航空器位置更新模型,并采用局部冲突探测与解脱方法,以飞行距离最短为目标,实现航空器自主路径与速度联动规划,从而支撑空地、人机认知同步的无冲突四维航迹生成;最后,以中国西部典型空域为运行场景开展仿真实验,验证了所提方法的计算高效性和模型有效性,并对栅格尺寸和探测距离这2个关键参数进行了灵敏度分析。结果表明,所提方法能够支撑复杂空域高密度运行环境自主航迹运行,为推动自主空中交通系统发展提供了新思路和新方法。