危险天气下4D改航回归航迹规划方法

为解决航班因危险天气临时绕飞导致的航迹冲突问题,提出一种面向航迹运行(TBO)的4D改航回归航迹规划方法。首先,根据航空器性能限制,栅格化空域,使用蚁群算法与轮盘赌法,以改航路径最短为目标,生成三维空域内危险天气下的改航路径;然后,提出航迹回归概念,根据预计到达时间(ETA)计算改航速度,对齐时间得到4D改航航迹;最后,以我国中部某主要航段为运行场景,选取3个航迹回归点,采用“调速+等待”策略,计算避让危险天气的三维可行航迹,以燃油消耗与排放成本的计算结果与改航航迹产生的冲突为参考,评估各改航方案。结果表明:当选择最晚回归点时,改航方案3燃油消耗为5.9 t,温室气体排放量为26.3 t,是3种方案中消耗最少的,但需解脱冲突2次;选择最早回归点的改航方案1未与其他航班出现冲突,但燃油与排放相比方案3增加0.1%和0.2%。以上结果证实,该方案可实现危险天气下选取不同回归点时的4D改航回归航迹规划。

固定翼无人机的4D无冲突航迹规划

基于4D航迹的运行(Four?dimensional trajectory-based operation,4D?TBO)有利于增强高效飞行的计划和执行,减少潜在冲突并解决即将出现的巨大航班需求。大多数与4D航迹规划有关的研究都集中在有人驾驶飞机上,而不是无人驾驶飞机(Unmanned aerial vehicle,UAV)。本文着重于为起飞前或飞行期间的固定翼无人机规划无冲突的4D航迹。文中提出了一种基于Tau理论的4D航迹生成技术,该技术将时间约束的飞行航路点纳入了飞行计划中。然后,通过粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)算法对4D航迹进行优化。仿真实验证明了所提出方法的有效性。

空中交通基于四维轨迹运行概念及其应用

基于四维轨迹运行是促进空中交通各参与方协同决策和提升空管运行效率的系统性解决方案。从顶层概念着手,分析了基于四维轨迹运行对当前空管运行的能力提升,总结了国内外的研究进展与实践。从空管系统角度提出了实施基于四维轨迹运行需解决的关键技术,并分析了典型应用场景,以期为我国在该领域的总体规划、顶层设计和系统建设提供参考。

面向四维航迹运行的空地数据链架构设计

TBO作为下一代空管系统发展的核心技术,已经引起国际民航界的高度重视和深入研究。空地数据链通信作为保障TBO运行中的关键一环,对于推进基于四维航迹运行、增加流量的同时保障航班安全具有关键意义。文章以ATS通信网络为切入点,首先对基于四维航迹运行相关概念进行研究,构建了以CPDLC通信、ADS-C监视的空地数据链通信体系,着重阐明了相关报文规范、数据传输合同类型,并对涉及CPDLC的空中交通服务单位间移交进行研究,梳理出ACM的七个典型服务场景,并给出了ACM移交的具体操作步骤范例。

基于B样条拟合的静态航迹预测

四维航迹(4DT)是基于航迹运行(TBO)的实现基础,是民航领域实现各项应用的关键技术,而目前提出的四维航迹预测算法在实际应用中存在较大预测误差,主要来源于航迹拟合和航距计算,为此,提出基于B样条拟合的静态航迹预测算法。首先,计算雷达数据的曲率值并保留极大值对应的航迹点,利用动态时间规整(DTW)算法提取标称航迹;然后用B样条逼近算法进行标称航迹的拟合,得到曲线的分段表示;最后融合航空器的飞行计划高精度计算飞行航距,研究航空器在过点时间预测方面的应用。以国内某航班历史飞行的雷达数据为例对比航空器过航路点的预测时间与实际时间,相比于传统的大圆航线预测方法,所提预测方法的预测精度有明显提高,可以将预测误差控制在1 min内。

新航行系统下四维飞行管理系统航迹信息协商

四维飞行管理系统航迹信息协商作为以时间维为基准的航迹运行管理,作为下一代空管体系的一部分,是研究民航飞机基于航迹运行技术的核心内容。分析了下一代航迹管理体系中,由下一代飞行管理系统发起的空地协商机制。首先介绍由SESAR发起的I4D第一次飞行测试验证场景的飞行过程分析,再根据飞行试验的分析提出了4-PNV地面系统与下一代飞行管理系统的协商验证回路进行功能描述。