基于管制指令的飞行冲突调配评估方法的研究

通过分析飞行冲突的预测与调配过程,根据飞行计划内的航迹和按调配规则调配后的航迹的对比明确飞行冲突危险指数概念,以此构建以有效性、准确性和及时性三个指标为基准的飞行冲突调配评估指标体系和评估指标的计算过程。飞行冲突评估指标体系及对比分析方法对飞行冲突的调配过程进行了量化,提高了决策结果的可信度,实现了在飞行冲突调配过程中对管制指令的分析。

基于扩展摩尔邻域的自由飞行冲突风险研究

为解决三维空间中,自由飞行条件下航空器间的飞行冲突风险判定问题,提出了基于扩展摩尔邻域的飞行冲突风险判定方法.首先分析平面摩尔近邻模型的特点,将其扩展至三维离散空间;然后建立水平、垂直飞行冲突风险可能性表格,提出计算三维飞行冲突风险的方法;最后分别用水平、垂直飞行冲突风险分开和同时计算的方法对同一仿真数据进行计算.结果表明:采用扩展的三维不同层摩尔邻域可以实现空域内航空器的飞行冲突风险的快速计算;水平、垂直飞行冲突风险同时计算的方式可以更快速地解决问题;同时,空间基础单元的间隔选择也会极大影响模型的运算效率.

低空空域飞行冲突风险研究

为了确定低空空域内航空器飞行的安全间隔和风险概率,基于国际民航组织标准和我国民航局规定,根据航空器动力学原理,采用看见避让(see and avoid)原则,在飞行规则、能见度要求、反应时间、航空器速度以及盘旋坡度角或航空器爬升角度等约束条件下,建立了同高度对头飞行冲突和交叉飞行冲突的冲突避让轨迹数学模型,并根据HCR(human cognitive reliability)理论建立了飞行员反应失效概率模型.数值分析结果表明,低空空域航空器同高度对头相遇存在一定的违反安全间隔的风险概率,而同高度交叉相遇飞行的航空器能安全解脱冲突.

仪表飞行程序运行安全性评价模型与仿真分析

为对飞行程序设计与运行的安全性进行定量分析,需建立评价指标测度模型。从超障安全和飞行冲突风险水平两方面分析了影响飞行程序安全性的主要因素,提出了飞行程序运行的近地风险模型、飞行程序运行交通流内部以及不同飞行程序运行交通流之间的冲突强度和累计风险模型。以实际的进离场飞行程序为例开展仿真实验,提出了安全指标量化分析的方法,揭示了飞行程序构型、布局等影响安全性的规律。实验结果表明,该模型能客观地反映飞行程序安全性且有计算简便的特点。

繁忙终端空域飞行冲突风险

为了量化繁忙终端空域的安全水平,在风险评估理论框架下,针对繁忙终端空域雷达管制运行特点,对航空器的纵向飞行冲突风险进行了研究。建立了航空器间违反终端空域运行间隔标准的数学模型,采用事件模型研究了航空器间违反纵向最低管制间隔产生飞行冲突的分析方法,确定了风险等级的判定方法;最后以上海终端空域2011年的飞行流量为例验证了该方法的可行性,得出了进、离场处的飞行冲突风险等级为"可容忍"水平。研究结果使得量化繁忙终端空域的飞行冲突风险成为了可能。

用粒子滤波改进的飞行冲突探测算法研究

为提高自由飞行下的冲突探测精度,需要建立减小假警报率的冲突探测算法。建立随机因素影响下的飞行运动学模型,利用粒子滤波算法估计飞行航迹,计算飞行碰撞风险概率。仿真计算结果表明,粒子滤波算法在精确估计航迹的基础上,比传统的基于监视位置计算碰撞风险概率的算法精度更高,且降低了误报率。基于粒子滤波的冲突探测算法有效降低航迹估计误差和冲突探测误差,能够应用到自由飞行下的早期飞行冲突识别研究。

无人机安全风险评估指标及方法

为了量化评估无人机安全风险,提出了一种基于改进模糊C均值聚类(FCM++)的无人机安全风险评估方法。首先,在无人机机体周围定义了3种安全区域,明确了无人机飞行冲突的定义及相关概念;然后,从空中相撞风险与地面撞击风险2个层面构建了7项无人机安全风险评估指标,建立了基于FCM++的无人机安全风险评估模型;最后,选取南京市新街口区域作为仿真试验场景,分析了无人机安全风险评估指标特性,验证了无人机安全风险评估方法的有效性,可为无人机运行安全管控提供一定的技术支持与理论基础。

自由飞行下改进的Event碰撞风险计算模型

为确保航空器在自由飞行空域中安全飞行,需要建立自由飞行下的碰撞风险计算模型,评估其碰撞风险。借鉴非自由飞行下的Event碰撞风险评估模型构想,根据自由飞行的特点,将碰撞模版由长方体改为球体。在自由飞行环境下,碰撞风险由航空器航向关系及航空器间距共同确定,并考虑通信、导航、监视(CNS)技术因素对航空器定位误差的影响;分析航向解脱和高度解脱2种冲突解脱方式,建立碰撞风险模型;利用Matlab对模型进行求解,最后依据碰撞风险计算结果确定最小安全间距。算例结果表明,目标安全水平(TSL)为1.5×10^(-8)(次/飞行小时)时,航空器间最小安全间距为10 096 m,与实际相符。

自由飞行下基于冲突解脱的碰撞风险模型研究

自由飞行能够解决空中交通拥挤的问题。为确保航空器安全有序运行,需要对自由飞行下的碰撞风险进行研究。从自由飞行空域中航空器冲突解脱出发,为空中相遇的两架航空器建立一个圆形冲突区域,采用绕边界改变航向和按原定航向改变速度大小两种冲突解脱策略,依靠间距、航向、速度三大碰撞风险先决条件,考虑通信导航监视设备、人为因素等导致碰撞的主要风险因素,模拟出航空器定位误差的概率分布,并建立碰撞风险计算模型。算例计算结果表明:在以模型设计的冲突解脱策略下,保证相应目标安全水平的冲突区域半径为8 700m,空域容量能够得到有效优化。

飞行目标航迹生成及冲突探测算法研究

为解决自由飞行中的飞行安全问题,首先,在三维直角坐标系,分析飞机飞行过程受力情况,建立基于管制员视角的飞机在受到气象风影响下的运动学模型。根据基础飞行数据(BADA)数据库数据,利用定步长龙哥库塔方法求解航迹。在求得2架飞机飞行航迹后,建立2架飞机在三维空间内相对运动距离同时小于最小水平和垂直安全距离的碰撞风险概率算法,并做相应计算。最后,通过Matlab对某一算例进行计算。仿真结果表明,提出的模型和算法能够反映2架飞机在不同飞行过程和气象条件下的碰撞风险概率,模型的合理性被验证。

航路飞行航空器冲突风险建模与灵敏度分析

航空器间冲突风险建模与分析是飞行冲突识别和评估的关键技术。以同航路不同高度层飞行的航空器为研究对象,考虑分别应用纵向/侧向/垂直间隔标准以及水平/垂直间隔标准两种情况,基于概率分析方法分别建立不同高度层飞行航空器间的冲突概率模型,并分别进行相对标称位移、间隔标准以及位置误差标准差对冲突概率影响的灵敏度分析;以航空器间相对标称位移变化趋势为基础,通过引入航空器间冲突风险严重度指数,进一步给出航空器间冲突风险模型。数值仿真算例验证了冲突风险建模与分析方法的可行性,以及灵敏度分析结论的准确性。

自由飞行下基于冲突区域的最小安全间距研究

自由飞行是解决空域拥挤、节省飞行时间的有效方式,为保障飞行安全,对自由飞行下的最小安全间距进行研究。针对自由飞行空域中处于不同高度且有垂直运动的航空器,构建了一种圆柱形的冲突区域,从而建立了基于冲突区域的碰撞风险模型。对于给定的安全目标水平,利用爬山法对最小安全间距进行求解。算例验证了模型的可行性。

基于冲突解脱的碰撞风险研究

自由飞行是解决航路拥挤问题的一种有效方式,因此在自由飞行环境下对飞行碰撞风险进行研究显得尤为重要。分析了在自由飞行空域中实施飞行冲突解脱策略后的转弯航路碰撞风险;考虑了所需通信、导航和监视性能以及飞行速度偏差,建立了基于冲突解脱的碰撞风险评估模型。通过算例分析了冲突解脱角度、水平间隔与飞行碰撞风险之间的关系,结果表明碰撞风险评估模型能很好地对自由飞行空域中实施冲突解脱后的碰撞风险进行评估,验证了模型的可行性。

终端区飞行冲突事件情景演变网络构建研究

为了控制终端区飞行冲突的风险,基于复杂网络,将飞行冲突的情景演变过程转化为复杂网络进行分析计算。分析侧向交叉跑道机场的主要安全风险,构建包含527个节点与2644条边的终端区飞行冲突情景演化复杂网络模型;采用无权有向网络中的节点度、度中心性、介数中心性、聚类系数等进行风险分析;采用Dijkstra算法,确定影响飞行冲突的关键节点。研究结果表明:网络平均度为5.017,平均路径长度为3.273和网络直径为9,表现出明显的小世界网络特征;网络的聚类系数为0.331,网络聚集程度偏低而演化性较强;飞行冲突控制的关键节点主要为“监视雷达”、“潜在火灾或烟雾”、“航迹不稳定”和“紧急定位发射器信号”等设备故障有关节点;“中止进近”、“避让”、“冲突”、“复飞”和“重新进近”等为导致飞行冲突关键节点,最短路径“起飞-重新进近”的发生概率最大为3.39×10^(-7)。利用民航安全信息实现飞行冲突情景演化过程的可视化,可为此类事件的预防和解脱提供理论方法,对保障民航运行安全具有现实意义。