自由飞行空域中冲突检测与解脱技术研究

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随着空中交通流量日益增大,国际民航界提出了自由飞行的概念。冲突检测与解脱技术是实现自由飞行的一项关键技术。冲突检测与解决技术问题的国内外发展现状表明,目前该项技术还未得到彻底解决。本课题在前人的研究基础上,对该项关键技术进行进一步的理论研究。   冲突检测与解脱技术的研究涉及飞行器飞行的基本问题及模型,其中包括坐标系的选择、飞行动力模型和飞行基本航迹及其模型。飞行器基本问题的描述及其相关模型的建立将复杂的飞行状态抽象成数学问题,为后续理论研究奠定了基础。   根据飞行安全间隔,选择椭球保护区模型作为飞行器的保护区。冲突检测即转化为判断飞行器间的保护区是否重叠。本文结合冲突检测的确定型与概率型模型,给出了两飞行器间的冲突检测方法。此方法充分考虑了飞行中气流、机动等因素的干扰,运用坐标系的转换,将冲突检测模型转换成确定型模型,可排除明显不存在冲突的飞行器。对于可能发生冲突的两架飞行器,采用基于当前加速度统计模型的机动频率自适应卡尔曼滤波对相对飞行航迹进行滤波跟踪。根据两飞行器的相对航迹及冲突发生的条件来判断是否存在潜在冲突及冲突发生的时间。   经冲突检测后判断飞行器间存在潜在冲突时,飞行器应进入冲突解脱阶段。冲突解脱采用了随机控制系统最优控制理论中的极大值原理,在只考虑主飞行器单独解脱的情况下,提出了两架飞行器的冲突解脱策略。当多架飞行器存在冲突群时,引入优先权,使涉及冲突群的多架飞行器能够根据优先次序先后进行解脱。   实验结果表明本文中的冲突检测与解脱方法能有效检测飞行冲突并计算解脱控制变量,有利于实现空管系统自动化,具有重要的的理论研究价值和现实指导意义。  
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