城市无人机航线飞行间隔与调控频率综合研究

聚焦城市无人机航线飞行,为确保运行安全,需要为无人机配备合适的飞行间隔。面向同航线纵向飞行场景,研究了考虑冲突频率与碰撞概率且符合ICAO间隔制定原则的间隔调控模型。通过研究仅考虑无人机定位误差下的碰撞风险,得到无人机纵向飞行间隔,作为后续间隔计算的基准;通过综合考虑定位误差和速度误差引发的位置不确定性,计算伴随无人机航线飞行进程的碰撞风险。加大纵向间隔会延迟突破安全目标水平的时机,但随着飞行进程的推进,碰撞风险终将突破安全目标水平。基于此,提出了无人机位置调控机制,对2架无人机位置进行定期调控,以消除速度所产生的累积误差。针对某1个指定的安全目标水平,得到了纵向间隔与位置调控频率的关系曲线,发现二者存在博弈关系,实施高频调控,需要采取更小的航线间隔;反之,则需要加大航线间隔。同时,为兼顾城市空间与位置调控能力的双重约束,提出了选取曲率最大值位置的所需飞行间隔与调控频率作为折中方案,发现安全目标水平要求越严格,所需调控频率和飞行间隔越大。实验得到在满足安全目标水平为5×10^(-9)次/飞行小时情况下,所需调控频率为87次/h,所需纵向飞行间隔为90 m;同时在实际运行环境中,应用上述评估模型与方法可以客观选择所需间隔和调控频率。本文研究可以兼顾城市物流无人机空中运行的安全,提高城市空域利用率和派送效率。

基于Reich模型和Event模型的飞行间隔安全评估技术分析

基于目前民航空域容量的需求以及机场日益增长的航班量保障需求,解决当下航班量非线性增长与硬件设施匹配矛盾,可构建并利用数学模型中的Reich模型和Event模型。本文通过研究这两个主流的碰撞风险模型之间的相同点和不同点,以及各自的优势和不足,为今后建立这两种模型的碰撞风险模型进行飞行间隔安全评估的人们提供参考。

飞行间隔安全评估研究

首先概述了飞行间隔安全评估研究中常用的概念,然后从REICH模型、交叉航路模型、概率论模型、随机分析模型、EVENT模型和RASRAM模型6种常用碰撞风险模型的角度,分析了各个模型的优缺点和各自的适用范围,分析结果表明飞行间隔安全评估中的关键问题为:模型的限制、管制意图和安全评价,并在此基础上分析了飞行间隔安全评估未来的研究方向。

交叉航路飞行间隔安全评估研究

在交叉航路上初步研究了碰撞风险模型,从冲突区域模型、概率论模型、Event模型、Reich及其改进模型等5种碰撞风险模型的角度,分析了各个模型的使用范围及建模思想,并在此基础上分析了飞行间隔安全评估未来的研究方向:基于CNS性能的飞行间隔安全评估,防撞系统如何减少碰撞风险以及人为因素对碰撞风险的影响,为今后的研究奠定了基础。

人工神经网络在飞行间隔控制中的应用

神经网络技术在自动控制领域得到广泛应用。鉴于空中交通管制的理论及技术特点,本文探讨了实现飞行间隔预测控制的神经网络模型及技术条件,尤其是提出了在多扰动环境中飞机速度、位移函数的构建方法,借助Matlab工具实现了仿真和验证。结果证明,神经网络的自学习功能能够很好地处理这类复杂的控制问题。

依据飞行间隔标准 提高空域使用效率

缩小间隔标准即可提高空域的容量和飞行流量。从《飞行间隔规定》可以看出,空中的两架航空器可能同时满足多种间隔标准的限制条件。另外,对于同一类间隔标准,航空器之间相互位置关系、飞行状态改变时可以将间隔相对缩小。因此空管人员只有正确理解各类间隔标准的内在关系,熟练掌握每种间隔标准的使用技巧,积极使用小间隔标准,才可能提高我国空域的使用效率。

本体驱动的飞行间隔危险指数模糊推理方法

为了防止航空器之间危险接近的发生,针对飞行间隔危险指数评估方法只是线性相加,没有更多体现危险的累积特点和相对性,提出了本体驱动的模糊推理综合评价方法。从语义的角度建立飞行间隔危险指数评估本体模型,以明确研究的边界和维度;对本体模型进行实例化,并量化具体指标范围;建立模糊推理系统,输入1440条模糊规则,采用双高斯隶属函数得到综合危险指数;对比各个要素对于危险指数的作用以及各要素之间的关系,通过数据验证结果的合理性。实验结果表明,评价方法将绝对的线性指数转化为概率型的模糊指数,体现了危险由量变到质变的过程。更加符合人的主观判断,可以为各类安全管理人员提供一种有效的安全评估工具。

航路飞行间隔调配方法研究

随着空中交通流量的迅猛增长和飞行空域的日趋拥挤,飞行冲突变得日益严重。为了避免飞行冲突,飞行员必须适当地改变航空器的航行诸元。文中采用速度矢量三角和几何作图等方法,分析了飞行冲突存在的基本条件和预测方法,并确定了两航空器的速度矢量关系,提出了调整航向和调节速度等两种冲突解决方法。

基于CNS性能的飞行间隔安全评估

为了有效地确定自由飞行下航空器之间的安全间隔,论文研究了基于通信、导航、监视性能的安全飞行问题。通过分别对所需通信性能、所需导航性能和所需监视性能进行分析,结合概率论相关知识建立了航空器之间的碰撞风险模型,并对不同飞行速度和飞行间隔情况下的碰撞风险进行了计算分析。结果表明两机水平间隔越大,碰撞概率越小;两机连线的飞行速度分量越大,所需的最小安全间隔越大。

基于航空器历史轨迹数据的飞行间隔研究

日益增长的空中交通流量与现行不合理的航空器间隔之间的矛盾突出,在保障飞行安全的前提下合理缩减航空器飞行间隔,对于提高机场吞吐量、减少航班延误意义重大。本文基于航空器历史轨迹数据,研究了航空器的起/起、降/降、起/降、降/起时间间隔和距离间隔计算方法。

基于ADS—B的飞行安全间隔方法研究

主要讨论了航路飞行过程中飞机间的间隔问题。广播式自动相关监视(ADS—B)由于其优良的监视性能和低廉的成本,成为了新一代航行系统的重要组成部分。对ADS—B技术的性能及应用进行了阐述,基于Reich模型得出了实施ADS—B情况下两机碰撞概率的计算结果,结论符合国际民航组织的飞行安全指标,为进一步研究基于ADS—B的飞行安全间隔提供了一种有效方法。

美国飞行间隔的研究

随着我国2007年11月22日零时起成功实施缩小垂直间隔，及北京、上海、广州等飞行密集地区终端管制区正在进行规划建设，空中飞行间隔不断缩小，航空管制面临的空中环境更加复杂。为了加强军航管制人员对国外飞行间隔应用情况的进一步了解与掌握，更好地运用飞行间隔标准，确保空中飞行安全，现将我们编译整理的美国飞行间隔有关内容呈现给读者，供大家学习参考。

基于EVENT模型的垂直间隔碰撞风险研究

空中交通流量逐年快速增长,迫切需要提高空域容量和空域利用率,缩小间隔标准可以快速有效地缓解流量增长和减少延误,因此必须研究不同间隔标准下的碰撞风险,从而确定缩小间隔标准的安全性。建立了基于EVENT的垂直碰撞风险模型,推导出了相应的计算方法;并运用该模型分析了垂直间隔对碰撞风险的影响。结果证明,高空空域缩小垂直间隔标准后的碰撞风险满足安全目标等级的要求,而且随着流量的增长,缩小垂直间隔标准后的碰撞风险在最近15年内保持稳定的安全水平。

基于CNS定位误差的平行航路间隔安全评估

主要对平行航路中基于CNS定位误差的飞行间隔安全评估问题进行了研究。首先分析了CNS定位误差对飞机碰撞风险的影响。其次运用概率论方法得到了CNS定位误差下飞机纵向、侧向和垂直三个方向上的碰撞风险计算模型,并根据模型利用牛顿迭代算法,通过给定某一方向安全目标水平计算CNS定位误差下相应的安全间隔。最后对平行航路三个方向的飞行间隔进行了评估计算,将结果与实际相比较,表明该模型可行。

低空空域飞行冲突避让算法

为了预防航空器在低空空域飞行中发生相撞,根据空中交通管理规则的飞行间隔规定,采用速度矢量三角分析法,分析了避免冲突的基本条件,确定了航空器B与航空器A的速度矢量关系,提出了调整速度和改变航向两种解决方法,推导出速度和航向改变量的计算公式。通过系统演算和DRS-98型雷达管制模拟机的验证表明,在任何情况下都能够使用改航法避让飞行冲突,航空器之间的距离和航向差越大,航向的改变量就越小;当航空器之间的距离大于6倍的飞行间隔时,应当使用调速法避让飞行冲突,这样航空器可以继续保持原定的飞行航线。

飞行冲突检测与调配的方法研究

随着空中交通流量的增加,中国空中交通系统面临着越来越严重的空域拥挤,飞行冲突变得日益严重,解决飞行冲突和潜在冲突的有效方法是改变飞机航向和高度。提出了水平检测和距离法检测飞行冲突的方法,总结了检测程序,给出了解决冲突的方法,推导了相应的算法,量化了检测指标。

民机等待航线飞行能力试飞方法

本方法针对民机等待飞行能力验证试飞问题,对相关适航条款和实际运行限制进行了分析,提出了测距器、航管应答机的具体试飞方法和验证要点。利用实测数据分析了高空风特征,分析了高空风对等待航线保持精度的影响,提出了在高、中、低3个高度层针对飞行管理系统开展等待航线飞行的方法,设计了对应的试验点,给出了具体操作指南。在ARJ21-700型新支线客机合格审定试飞中对该方法进行了应用,给出了典型试飞结果,表明该方法可以满足民机等待航线飞行能力的验证要求。

自由飞行环境中飞机对导弹的规避方法

在当今空战情况下,导弹对于飞机的威胁愈发增长。为避免发生飞行冲突,需要飞机驾驶员适当改变航行诸元,但是由于导弹的速度在一般情况下远远大于飞机速度,且发现时双方距离较近,留给驾驶员的反应与操作时间较少。文章采用速度矢量三角形分析法,在二维平面上分析了飞机对于导弹的规避方法,提出了综合调整航向和航速冲突的方法。

航路飞行冲突避让方法研究

随着空中交通流量的迅猛增长,飞行空域日趋拥挤。为避免飞行冲突,飞行员必须适当地改变航空器的航行诸元。文章采用速度矢量三角形分析法,分析了飞行冲突存在的基本条件和预测方法,确定了两航空器的速度矢量关系,提出了调整航向和调节速度两种冲突解决方法。

ADS-B在飞行训练中的运用

ADS-B作为新的空中交通监视技术在民航中的作用越来越大,自从引进ADS-B监视技术中国民航飞行学院的训练飞行量有了一个质的飞越。ADS-B在训练飞行中运用非常广泛,主要有监视空中交通活动、提供飞行危险预警、缩短安全飞行间隔以及减少管制员工作负荷等等,本文就从这几个方面讲述ADS-B在飞院飞行训练中的运用。