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解脱怎么会被弹飞篇一
《自由飞条件下的冲突探测与解脱方法》
第26卷增刊
南 京 理 工 大 学 学 报Vol.26Supp自由飞条件下的冲突探测与解脱方法
刘 星 胡明华 韩松臣
(南京航空航天大学空中交通系,南京210016)ΞΞΞ
摘要 该文介绍了自由飞行的概念,并简述了采用自由飞行的原因及其给空中交通管制员工作带来的困难。分析了如何将遗传算法用于自由飞条件下的飞行冲突探测与解脱问题,并介绍了基本遗传算法的原理和运算步骤。结合我国空管的有关规定,进行了合理的假设,通过一些算例将遗传算法用于冲突探测与解脱,计算结果表明该方法能够很好地探测并解决飞行冲突问题。
关键词 空中交通管制,遗传算法,流量管理,分类号 V35511
的,,有限的航线将变得越来越拥挤,其中一个有效的解决方法就是“自由飞行”,也就是说驾驶员可以选择对他所驾驶的飞机最优的飞行路线和飞行速度,并选择最合适的飞行高度巡航。因此如果在其航线上没有禁飞区或其它飞机,驾驶员就可以在2个城市之间进行直线飞行。
自由飞行一方面解决了上述航路拥挤问题,但另一方面,却使空中交通管制问题变得复杂起来,因此自由飞条件下的冲突探测与解脱成为近年来国外空中交通管理领域的一个研究热点,并出现了一些相关的研究论文,可概括为3类:(1)基于遗传算法的冲突探测与解脱方法[1];(2)基于神经网络的冲突探测与解脱方法[2];(3)基于非结构网格生成的冲突探测方法[3]。这些方法各有特点,并取得一定效果。然而,国内在自由飞行的冲突探测与解脱方面的相关论文基本上没有。本文在参考了国外有关文献的基础上,采用了基本遗传算法来处理冲突探测与解脱问题,取得一定效果。为了使该算法使用简单方便,本文根据我国空中交通的具体条件作了某些合理的假设。
1 遗传算法简介
111
基本原理
遗传算法[4,5]的生物学基础是达尔文的进化论。该算法是模拟生物在自然环境中的遗Ξ
ΞΞ收稿日期:2002-09-30刘 星 36岁 男 讲师
总第126期 刘 星 胡明华 韩松臣 自由飞条件下的冲突探测与解脱方法57传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法。遗传算法有许多种,其中常用的一种为:Goldberg总结出基本遗传算法(SimpleGeneticAlgorithms,简称SGA)。基本遗传算法只使用选择算子、交叉算子和变异算子,其遗传进化操作过程简单,容易理解,是其它遗传算法的基础。
构成遗传算法的一个关键要素是个体适应度的评价,即按与个体适应度成正比例的概率来决定当前群体中每个个体遗传到下一代群体中的机会多少。为正确计算此概率,要求所有个体的适应度必须为正数或零。适应度确定后就要进行实际的选择等计算过程,与此相关的有以下基本操作算子。
112 基本操作算子
(1)选择算子。使用比例选择算子,其作用是从当前代群体中选择出一些比较优良的个体,并将之复制到下一代群体中。该算子的具体执行过程是先计算出群体中所有个体的适应度总和,再计算出每个个体的相对适应度的大小,把它作为各个个体遗传到下一代群体中的概率,最后再使用0到1之间的随机数来确定各个体被选中的次数。
(2)交叉算子。使用单点交叉算子,,然后对每一对相互配对的个体,叉概率在其交叉处相互交换22,体为A1=(011010)及A2=(),生的个体为=(,,按变异概率指,,对其基因值取反运算。如,父代染色体为A1=(010),假如变异点在第5位,那么变异后的个体为B1=(0110010)。
从上述基本原理和操作算子可以看出遗传算法中所涉及到的具体参数有(1)群体大小,也就是群体中个体的数量;(2)遗传运算的终止进化代数;(3)交叉概率;(4)变异概率。2 问题的描述及简化
本文考虑的问题是飞机的自由飞行,其轨迹应该是三维空间中任意形状的曲线,但由于民用飞机除了在起飞和着陆阶段外,一般飞行高度都是确定的;
另外,考虑到乘客的舒适和尽量降低燃油成本这两方面的要求,如果发生飞行冲突,驾驶员很少会采用改变飞行高度的做法,而是在水平面内改变飞行方向,因此可以将原来的三维问题转变为二维问题来处理。
假设在一个200×200km2的扇区内,一架飞机从南往北飞,另一架飞机从西向东飞,根据中国民航关于空中交通管制的有关规定(此处指程序管制规定),当2架飞机之间至少有20km的距离间隔时,它们之间不存在飞行冲突。如果想知道这2架飞机在扇区内飞行的整个过程中是否会发生飞行冲突,若使用遗传算法,其中一个问题就是要对整个飞行轨迹进行编码。由于扇区边长为200km,最小间隔为20km,所以在每一个方向上至少要平均分成10段,也就是说不算起点每个方向最少要选择10个计算点。由于每一架飞机的空间位置都是由它的坐标(x,y,z)决定的,如果对每条轨迹的各个坐标点进行编码,那么变量至少有3×10×2=60,这对遗传算法来说显然是太大了。对于3架或3架飞机以上的情况则更加困难。
58南 京 理 工 大 学 学 报 第26卷增刊为了使问题处理方便,不对轨迹的每一点坐标进行编码,代之以对采取的每一步骤进行编码。由于民航机除了在机场上空等待外很少作大角度转弯,故假设飞机在每一步都可以采取左转或右转30°或保持原来飞行方向。为了使问题更简单,假设所有飞机都在同一时间进入扇区,且每架飞机的飞行速度不变,假设飞机进入扇区后不改变方向保持直线飞行,飞离扇区的点,称之为理论离开点。因此,如果飞机在解决飞行冲突过程中改变了飞行方向,实际上的离开点就会与理论离开点有一段距离,实际上离开扇区的时间也会发生改变。3 数学模型
如上所述在一个200×200km2的扇区内,有2架飞机,如果它们之间的距离小于20km则发生了飞行冲突。第1个模型是有2架飞机同时进入扇区,一架飞机从南向北,另一架飞机从西向东。2架飞机的飞行速度大小一样,每架飞机都可以通过改变方向来避免飞行冲突。第2个模型是有3架飞机同时进入扇区,第1架飞机和第2架飞机的情况与第1个模型相同,第3架飞机从西南角飞往东北角。其飞行速度为前2架飞机的倍。3架飞机都可以通过改变飞行方向来避免冲突。其飞行方向。,:1)01;(2)右转30°,(3),f=eK,式中,di为第i架飞机的理论离开点到最后一个计算点之间的距离;K对某个具体算例是常数,但对不同的算例其大小不同。
如图1,飞机1的计算轨迹的最后点到扇区东边的中心点之间的距离为d1。由于d1十分小,在图1上要看清比较困难。
α=N1・30°+N2・当获得最优结果后,下一步就是解码,对本算例解码函数为δ
(-30°),其中N1,N2分别取1或0。因此根据上文的二进制编码规定可以得到Ni(i=1,2)值,然后由此获得每一架飞机的最优轨迹。-di2
4 算例
图1和图2显示了由100个个体组成的群体经80代进化后的结果。这一算例是针对2架飞机的冲突解脱。从图1可以看出如果2架飞机飞行速度相同且沿直线保持速度不变飞行,那么在扇区的中点附近将会发生飞行冲突
。现在这2架飞机按照遗传算法给出的结果进行了少量的方向改变,那么整个飞行过程将不会发生飞行冲突,并且离开扇区时飞行航向保持不变,实际离开点与理论离开点之间距离也较短。从图2可以看出实际上经过68代进化后,已经获得了最佳结果。
图3和图4显示了由100个个体组成的群体经200代进化后的结果。这一算例是针对3架飞机的冲突解脱。从图3可以看出如果3架飞机都沿直线保持速度不变飞行,那么在扇区的中点附近将会发生飞行冲突,当然此时第3架飞机的飞行速度假设比另外2架都快,假设前2架飞机速度都为1时,第3架飞机的飞行速度约为。现在这3架飞机按照本文
总第126期 刘 星 胡明华 韩松臣 自由飞条件下的冲突探测与解脱方法59遗传算法给出的结果进行了方向的调整,那么整个飞行过程将不会发生飞行冲突。图4是为获得最佳结果的计算收敛过程。可以看出为获得最优结果要进行接近200代的计算
。
图1 2架飞机的轨迹
Fig.1 Tracksoftwo
planes图2 2架飞机计算的收敛过程Fig.2 Calculating
convergencecourseoftwo
planes图3 3架飞机的轨迹图4 3架飞机计算的收敛过程
Fig.3
TracksofthreeplanesFig.4 Calculatingconvergencecourseofthreeplanes
从上述算例可以看出遗传算法可以解决自由飞条件下的飞行冲突问题。最重要的一点是应用该算法可以很快得到结果,这对于该方法的实际应用具有重要意义。本文中的算例在奔腾Ⅳ计算机上所需计算时间都为30s左右,而如果选用其它算法,如模拟退火算法,根据参考文献[1]中的介绍,要获得同样的最优结果所花的计算时间将是本算法的3倍。
中国民航关于空中交通管制的间隔标准与国外的不同,这里所指的间隔标准是按程序管制标准而非雷达管制标准。按美国的标准如果2架飞机之间相距超过8海氵里就可以看作是不存在飞行冲突。为了进一步检验所得结果的可靠性,再假设一个算例,其条件与参考文献[1]上的条件一样,当飞机的速度不能改变而仅能通过改变飞行方向来避免飞行冲突时,经过计算所得轨迹如图5所示。参考文献[1]中的结果如图6所示,比较这2个结果可以看出它们非常接近。
本文中获得最优结果时所取的参数范围见表1,表1中Pc为交叉率,Pm为变异率。
60南 京 理 工 大 学 学 报 第26卷增刊
图5 本文所得结果
Fig.5 Resultsofthis
paper图6 参考文献[1]所得结果Fig.6 Resultsofreference1
表1 参数取值范围Table1 Parametersscopes
种群大小
100～500,视问题而定编码二进制PcP0160～91G.Ginsearch,optimization,andmachinelearning.Alabama:Addison2PublishingCompany,1989
2 BurdunIY.AnAIsituationalpilotmodedforreal2timeapplications.1996,AIAA(1):210～2373 FultonNL.Airspacedesign:towardsarigorousspecificationofcomplexitybasedoncomputationalgeometry.AeronaauticalJournal,1999,103:75～84
4 陈国良,王熙法,庄镇泉,等1遗传算法及其应用1北京:人民邮电出版社,1996
5 周明,孙树栋1遗传算法原理及应用1北京:国防工业出版社,1996
TheStudyonFlightConflictsDetectionandSolving
LiuXing HuMinghua HanSongchen
(CollegeofCivilAviation,NUAA,Nanjing210016)
ABSTRACT Thispaperintroducestheconceptof“freeflight”,andexplainsthereasonwhy“freeflight”isadoptedandthedifficultiesbroughttotheworkofairtrafficcontrollers.Italsoanalyseshowtousegeneticalgorithmstofreeflightconflictdetectionandsolving.
Theprinci2plesofsimplegeneticalgorithms(SGA)anditsoperationstepsareintroducedbriefly.SomereasonableassumptionsaregivenincombinationwithsomerulesofCAAC.SGAisusedintheproblemofconflicdetectionandsolvingbyexamples.Thecomputationalresultsshowthatthisalgorithmcansolvetheproblem.
KEYWORDS airtrafficcontrol,geneticalgorithm,flowmanagement,airspacelayout
解脱怎么会被弹飞篇二
《自由飞行中冲突解脱的线性规划法》
第!卷第"期"##!年$月
交通运输工程学报
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文章编号:<$A<;<$!A="##!?#";##AE;#E
自由飞行中冲突解脱的线性规划法
靳学梅B韩松臣B孙樊荣
南京航空航天大学民航学院B江苏南京=
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摘
要:为了避免可能的冲突B任何两架飞行器之间的距离不能小于给定的安全距离B采用线性规
划的方法研究了同一空间中自由飞行的几架飞机之间的冲突解脱问题F提出了两种不同的解脱方案:第一B只允许速度变化G第二B只允许航向角变化F考虑到旅客在旅途中的舒适程度B选取的目标从而找出最优的解脱办法B实函数要使上述改变量最小F针对两种方案分别列出了线性限制公式B例验证了该方法的可行性F
关键词:空中交通管制G自由飞行G冲突解脱G线性规划中图分类号:EE7!
文献标识码:H
IJKLMNOPQRSJMTPNJKNKLQRRLMNUVPWNPVMNKRXQYQJUQXZZNKU
;Bcd]e;Be;[\]^_‘a‘bfghij‘gk]lmgnfgh
=B9*B9*<##<$Bq?o/p&&+&,q.r.+Hr.*3.&))s.)5t).r6(1.3u&,H6(&)*’3./1*)0H13(&)*’3./1)s.)5"p.)*
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随着空中交通量上升B国际民航界提出了自由飞行的概念F在自由飞行环境下B大量导航责任转移给飞行员B他们可以自由地选择飞行航线C飞行速度和飞行高度B这样就使冲突的可能性大大增加F冲突探测和解脱技术是提高飞行安全与效益的一项关键技术F冲突探测就是通过机载和地面监视设备对飞机在空域中的位置和速度信息进行计算B判断飞机是否会与其它飞机相撞或小于最小安全间隔F冲突解脱是预测到将要发生冲突时B规划出避免飞行冲突的理想轨迹B使得飞行管理系统能够按照该理想轨迹操纵飞机自主飞行B并摆脱可能的冲突F
-<.
,6./p的飞机碰撞危险模型是本领域较早的研究成果B它可以计算碰撞危险和间隔之间的关系F".最优控制理论-被用在冲突解脱的计算中B在只单
独考虑航向和速度变化的情况下B测试两架航空器
!.
的冲突解脱方案F遗传算法-被用来解决多架航空
器之间的冲突B它着重于最大程度地减少延误C操作持续时间和平面上的操作次数B但没有体现诸如载荷和燃料消耗量的限制作用B也没有提出对飞行时
’.间的限制F本文是在混合整数规划-的基础上采用E.
线性规划-方法来研究冲突解脱问题F该方法基于$.
两个主要设想:首先B飞行器被假设成在同一高度-
收稿日期:"##";<";"!
基金项目:国家自然科学基金项目=#!#!#"?>作者简介:靳学梅=女B陕西风翔人B硕士生B从事空中交通管理C规划与仿真研究D<@A$;?B联系人:韩松臣B男B副教授B博士后D
万方数据
’a
交通运输工程学报
#I%43SQ,MG,,I%S5:Q#,MG,,#I%43SQNMGNNI%S5:Q#NMGNN
NCCb年
飞行!飞行器被模拟成为一个完全的动态方式!像带有方向的点!该方向就是飞行器的运动方向"其次!假设所有互相协作#协作性是指飞行器在一个区域里能互相交换对方的位置$速度和目的地等信息%的飞行器朝着共同目标的优化合作!共同目标是避免所有的冲突到达各自目的地"
’(
根据目前的空中管制规则&飞行器之间的安!
R,BRNB
并且矢量差为
全距离)为*以)为直+,-."把以飞行器为圆心!
/(
径的圆的范围称为飞行器的保护区&"不发生冲突的条件就是两架或多架飞行器的保护区不交叉重叠!也就是说任何两架飞行器之间的距离不能小于飞行员自主选择一条从出"在自由飞行的情况下!)
发点到目的地的航线!确定好飞机的速度和航向角!这就是原始飞行计划"在飞行途中!若探测到与其它飞机之间的距离逐渐变小!说明将有冲突发生"飞行员要在两者之间的距离大于)小于)时已经发生#冲突%时通过改变速度大小#或者%01234567489:;1航向角#来解脱冲突!即=>%819<5:;9:;21489:;1策略和?@>策略"从飞行员采取避让措施开始!到探测到它们之间的距离开始变大时!操作结束!这一过程就是解脱过程"选择哪种策略由飞行员根据当时的具体情况决定"由于飞机的稳定性$安全性是旅所以要在上述改变量最小的情客考虑的首要问题!
况下避免同其它飞行器的冲突!即要原始飞行计划的改变尽可能的小"下面将对两种方法分别建立数学模型!并且假定在开始起飞即时间A都没BC时!有冲突发生"
#IMG%43SQX#IMG%43SQ,,,NNN
XRB#N%R,N
IMG%S5:QX#IMG%S5:Q#,,,NNN
作两条平行于矢量R的保护区XR,N且与飞机N圆相切的直线!则在飞机,的运动方向上形成一块分割域!将它称为飞机N沿着飞机,运动方向的影子#则飞"这时如果把飞机,看成参照物!S89<3Y%
机N相对于飞机,的运动速度为R方向如图,XR!N,所示"这相当于飞机,静止!飞机N在影子里移动"因此可得若飞机,的保护区与飞机N的影子有交叉!肯定会发生冲突"同理可得若飞机N的保护区与飞机,的影子有交叉!也肯定发生冲突"见图N飞!
图,冲突避让限制条件[,>]Z5;3:\25469035<9:4143:S6^95:6
S
DEF方法的数学模型
在这一节!将通过对几何图形的分析来获得架飞机解脱冲=>问题的规划方程"定义GH为第H
突时速度的变化量!它可以是正的$负的或者为零"对每架飞机的速度IKIIH有上界和下界限制JHH!.5:
飞机的类型给定后!飞机速度的上下界由飞KI"H!.9L行性能确定"因此!给初始速度IH加上速度变化量
GH后必须满足下面不等式
IHMGHKIH!.5:KIH!.9L
#,%
以两架飞机为例建立关于未知量GH的冲突避让限制条件"因为飞机被假设为在同一高度层运动!所以作者的研究都在水平坐标系里"将两架飞机分别标记为,和N相应地!!#!!%!B,$N是飞机OPQHHHH的位置和运动方向!IH是它的原定飞行速度"
图N飞机N的影子与飞机,的保护区相切[N_Z5;6^95;8625:1S69:;1:663S9\167<5S4S
万方数据
机N的影子相切于飞机,保护区右侧时!记影子与
水平轴的交角为‘根据图,的原理!只要飞机N!,N的影子不与飞机,的保护区交叉!也就是飞机N的
参照图,速度矢量以分量表示为!
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影子与水平轴的交角大于!就肯定不会冲突%同$"#
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于是可以得出$不发生冲突时下式成立
3<6
图<运动方向不交叉的情况
[<\Y1Z]^/-0^;_8]^8.-‘^/8;.1^02;8128^.0^/8
8-27-2!-27-2&3?6"#=8"#或者8"#>8"#
式中@除了:其它都是定值$给不等"和:#两个变量$中的分母$就可以将式3变为式两边同乘以式3<6?6A::3C6""*A##=B式中@A"和A#为计算后得到的定值%
对每一架飞机来说$它的目标是避免与其它的飞行器冲突$且要使旅客感觉舒服D安全$所以选取的目标函数必须使改变量最小$即为
G
飞行是远离的$当然不会发生冲突%将两架飞行器的位置连线与水平轴的夹角记为(则建立不等式限$"#
制条件时要分两种情况@aB>(>bUc,b>(>"#"#
根据图形$可以得到关于RB%"和R#的线性限制条件
aB>(>b"#
(,7"#,7">R">b"
,7("#,b#>R#>R"*7",7#c,b>(>B"#
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:)E12:IHFI
H)"
3J6
至此$将式3结合$用单纯形法求解就可"6D3C6D3J6以得到解脱中的速度改变量%
在自由飞行环境下$飞行航线是任意的$若遇到两架飞机对头飞行$改变速度不能避免冲突$像这种情况$可以用下面的方法来解决%
,b,7">R">("#,7"
3h6
*(R"*7",7#>R#>b"#,7#
由此$只要知道每架飞行器的位置$计算出("#
的值$就可以相应地选取限制条件%
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运动方向交叉如图?所示$两架飞行器飞行方向之间的夹角
KLMN方法的数学模型
若飞行空间中两架飞机的速度大小相同$飞行员可以采取OPQ方法$即通过一次即时的航向角
偏移来避免冲突%定义R它可H为航向角的变化量$以是正的3即左转6负的3即右转6或者零3即不旋D转6%问题是对每架飞机找出一个允许的改变量R$H使飞机以新的航向角即7*RHH飞行时能避免所有可能的冲突$飞机的位置还是3$$6%为了找出不ST7HHH发生冲突的条件$分两种情况研究@第一$飞行器的飞行方向不交叉U第二$飞行方向交叉%下面以两架飞行器为例通过几何图形来建立限制条件%KVW运动方向不交叉
如图<所示$两架飞行器的延伸轨道将不会相交%飞行器"的航向角是7若飞行器#的航向*R$""
万方数据
角7角之内$
也就是两架飞机的*R##不在图示的X
为7此夹角的平分线为直线i则i*R,3*R6$$7""##
与水平轴的夹角为
图?运动方向交叉的情况
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交通运输工程学报
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因为速度大小相同(所以直线)与速度矢量差方向垂直*这样(作与)垂直且与飞行器#保护区相切的直线+和,按照-.方法中影子的定义(则+和,(之间的区域为飞行器#沿着飞行器"运动方向的影
于是(当飞行器"的保护区与飞行器#沿着飞行子*
器"运动方向的影子有交叉时则发生冲突*或者作与飞行器"保护区相切的直线(按照同样的道理也可以判别*这时直线+与水平轴的夹角为#
参照图#可以得到不发生冲突时下式成立
/"#$!"#&/"#12"#或者/"#34"#
567
图D原航行轨迹5确定有冲突7QDTR9S:9U9VWXW9SYUUZV[\]U^Z9\
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至此(得到了两架飞行器的航向角改变的限制条件*对/架飞行器(按照上述方法也可以推出他们的线性限制条件*
同样(为了使改变量最少(选取目标函数
/
89:’=<;=
<$"
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这样(将上面几个式子联立(就是整个?@.解
脱方法的规划方程*
A算例分析
根据前面的数学模型(下面用一个具体的例子来说明(将飞机放在水平坐标系里(单位为B8*假设两架飞行器的速度都是>且飞行速度C#DB(8EF的上界和下界分别是>航C#GHBI>C#J6B(8EF8EF向角分别为%初始位置分别是5$0E#($0EG("#(%"#则L"按照上>7(5>(K7($"GCGB$>CDK#弧度*8(M#面的算法(首先判断出两架飞行器是靠近的(再判断出飞行器"的切线与飞行器#的保护区圆相交(推出它们肯定会冲突*接着采用-.方法建立线性规划方程(于是用单纯形法求出它的解(得出结果为N"$OP($>*这说明只要将飞行器"的速度减少PN#
就可以解决问题*或者采用?@.方法建立线(8EF性规划方程(再次用单纯形法求解(同样可得出结果为’即将飞行器"的航向角左转$>QP"($>(0’"#
>CP"0就可以了*如图D显示的是两架飞行器的原航行轨迹(明显可以看到飞行器"的保护区与飞行器#的影子有交叉(由此可以判断两架飞行器肯定会发生冲突*图即避免了J显示了用-.方法解脱后的飞行情况(万方数据冲突5*?@.法的图省略7
图J采用-.方法解脱后没有冲突
QJ.R9S^:XW9]UYVF_\\:Z\F^W‘\ab9UY-.8\UY^a
为了比较两种方法的效果(计算在解脱过程中所用的时间(即飞机为解脱冲突开始改变速度或航向角到恢复为原始计划这一过程所用时间*-.方
法中(时间计算如图H所示*
当飞行器"相对于飞行器#运动时(飞行器"先靠近飞行器#且飞行器#与飞行器"的运动方(向垂直时最近(然后远离*所以解脱过程就是从开始解脱到距离最近结束*
以飞行器#为参考点(当飞行器"运动到与飞行器#最近点时(飞过的距离记为!(根据公式5P7可求出%则有("#
!$L"]^F5%7#"#Oc"#
由式5表示速度矢量差的两个分量(飞机"相#7
第3期靳学梅6等U自由飞行中冲突解脱的线性规划法
看出6EF&法比J&法耗费的时间少G
!l
T结
语
在本文中提出了两种冲突解脱方法6经过具体实例验证6解脱效果令人满意6而且EF&方法比
只要两架飞行器能互J&法耗费时间少G由上可知6
相交换各自的位置和速度信息6就能判别他们是否会发生冲突6接着采用上述方法就能避让冲突G但是
图!解脱时间的计算图
%!&"#$’()*(’+#,-+#./#-+0/1/2,(*+#,-
上述方法不能指出从那一时刻开始解脱是恰当的6只有人为地去确定某一时刻开始解脱6当然在这一时刻两架飞行器肯定没有发生冲突G参考文献UVWXWYWZ[W\U
95@]bb/#)0^_%F-’(‘2#2,a(,-$1’-$/’#1+1’aa#)2‘2+/.U2/c’1’+
65lmm65l:5fR=U5S5n5l3%j’k#$’+#,-93@o/6%vc-,-^p6qr/1#d*s_tq1#d0’1u+#.’(2+1’+/$#/2a,1
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空中交通管制学9北京U中国民航出版社69m@骆慈孟%%5llR%o@民航概论9北京U中国民航出版社69!@孙台兴%%3
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U’{%i’#1)1’a+1/2,(*+#,-1’#dc,#-+,ak#/r9F@-ixxx9%66&,-a/1/-)/,-t/)#2#,-’-d&,-+1,(&@q#d-/‘F*2+1’(#’3
对于飞机3的速度大小记为4则有653
3
49:4=),2>4=),2>@;53785;<55?:3;<33
33
9:4=2#->4=2#->@5;<55?:3;<33
所以可得出解脱时间
@%h#,-2+’-d’1d2efg9h,*1-’(,a+0/i-2+#+*+/,a
B7CD4:55=53
同样6计算EF&方法中的时间6这时两架飞行器的速度大小没有变化6只是方向变化G速度矢量差方向与水平轴所成的夹角记为H于是有653
+’-H537
555333
4),2:>=?4),2:>=55;I533;I3
于是按照J&问题中计算时间的方法6飞行器
b@%ha1//a(#$0+’#1+1’aa#)),-a(#)+1/2,(*+#,-9h,*1-’(,a
b9%),-a(#)+2a,1Rd#./-2#,-’(a1//a(#$0+F@i-^1,)//d#-$2,a
飞行器5飞过的距离记为K则3为参考点66K7L5),2:H=353?M53
飞行器5在解脱中飞行时的速度大小记为N则6;I=?4;I=@;9;789:::N42#->2#->4),2>55533355=?4:;I=@I),2>5333
所以解脱过程中所用的时间为
B7KDN:53=
将算例中的具体值带入式:得出J&55=O:53=6法用时为5PQ326RQS2G由此可以EF&法用时为5
33
3
9@%),-a(#)+’k,#d’-)/1*(/2hixxx}1’-2’)+#,-2,-i-+/((#$/-+
万方数据
解脱怎么会被弹飞篇三
《自由飞行空域中冲突检测与解脱技术研究》
分类号——密级公珏Ｕ∞学校代码！Ｑ垒窆Ｚ
武多凄理歹大署
学位论文
题目自由飞征窒蜮主泣塞捡塑』皇鲤膛撞盔婴窒英文ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆＣｏｎｆｌｉｃｔ题目——ＤｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎｉｎＦｒｅｅＦｌｉｇｈｔＡｉｒｓｐａｃｅ一研究生姓名昙珍珍
姓名二酎芝职称副塾援学位堂±
指导教师单位名称自动化堂陵邮编垒三ＱＱ２Ｑ申请学位级别亟±学科专业名称控生』型堂皇王猩论文提交日期２Ｑ！！生垒月论文答辩日期２Ｑ！！生 月学位授予单位武这理王太堂学位授予日期
答辩委员会主席菱竖鑫评阅人蒸竖鑫
奎这
２０１１年５月
ＩＩＩＩＩＩｌＩＦＩＩＩｌｌＩＩＩＩＩＩＪ
Ｙ１８８０８９９
独创性声明
本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了说明并表示了致谢。签名：——日期
关于论文使用授权的说明
本人完全了解武汉理工大学有关保留，使用学位论文的规定，即学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
（保密的论文在解密后应遵守此规定）
签名：——导师签名：日期：
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
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。关键词：冲突检测；卡尔曼滤波；冲突解脱；极大值原理；优先权
武汉理工大学硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｗｉｔｈｔｈｅａｉｒｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｃｉｖｉｌａｖｉａｔｉｏｎｃｏｍｍｕｎｉｔｙｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｆｒｅｅｆｌｉｇｈｔ．Ｃｏｎｆｌｉｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎａｒｅｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｆｒｅｅｆｌｉｇｈｔ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｃｏｎｆｌｉｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｈａｖｅｎｏｔｙｅｔｂｅｅｎｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙｒｅｓｏｌｖｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔｕｄｉｅｓｏｆｔｈｉｓｓｕｂｊｅｃｔ，ｔｈｅｐａｐｅｒｍａｋｅｓｆｕｒｔｈｅｒｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙｆｏｒｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．
Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｃｏｎｆｌｉｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｉｎｖｏｌｖｅｓｔｈｅｂａｓｉｃｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｆｌｉｇｈｔａｎｄｍｏｄｅｌｔｈａｔｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍ，ｆｌｉｇｈｔｄｙｎａｍｉｃｓｍｏｄｅｌａｎｄｔｒａｃｋｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｌｉｇｈｔｂａｓｉｃｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｒｅｌａｔｅｄｍｏｄｅｌｓａｂｓｔｒａｃｔｅｄｃｏｍｐｌｅｘｆｌｉｇｈｔｓｔａｔｕｓｔｏａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍａｎｄｉｔｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｔｕｄｙ．
Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｌｉｇｈｔｓａｆｅｔｙｉｎｔｅｒｖａｌ，ｅｌｌｉｐｓｏｉｄｐｒｏｔｅｃｔｅｄａｒｅａｓｍｏｄｅｌｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｚｏｎｅｓ．ＣｏｎｆｌｉｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｔｓｔｏｊｕｄｊｅＷｈｅｔｈｅｒｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｚｏｎｅｓｏｖｅｒｌａｐ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃａｎｄｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃｍｏｄｅｌ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｆｌｉｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｆｕｌｌｙｃｏｎｓｉｄｅｒｓａｉｒｆｌｏｗ、ａｎｅｕｖｅｒｉｎｇａｎｄｏｔｈｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓ．Ｕｓｉｎｇｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｃｏｎｆｌｉｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗｉｌｌｂｅｃｏｎｖｅｒｔｅｄｉｎｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃｍｏｄｅｌｔｈａｔＣａｎｒｕｌｅｏｕｔｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｗｈｉｃｈｉｓｎｏｃｏｎｆｌｉｃｔｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．ＵｓｉｎｇｍｏｔｏｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｄａｐｔｉｖｅＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒｂａｓｅｄｏｎｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｔｏｔｒａｃｋｔｗｏｖｅｈｉｃｌｅｓｗｈｏｓｅｔｒａｃｋｓａｒｅｐｏｓｓｉｂｌｅｔｏｃｏｎｆｌｉｃｔｗｉｔｈｅａｃｈｏｔｈｅｒ．ＴｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｃｏｎｆｌｉｃｔａｎｄｔｈｅｍｏｍｅｎｔｏｆｃｏｎｆｌｉｃｔＣａｎｂｅｊｕｄｇｅｄｂｙｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅ
ｏｆｔｗｏｖｅｈｉｃｌｅｓａｎｄｔｈｅｃｏｎｆｌｉｃｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．
Ａｆｔｅｒｄｅｔｅｃｔｉｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｃｏｎｆｌｉｃｔｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｖｅｈｉｃｌｅｓ，ｖｅｈｉｃｌｅｓｓｈｏｕｌｄｅｎｔｅｒｔｈｅｃｏｎｆｌｉｃｔｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｔａｇｅ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ
ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｏｒｙ，ｃｏｎｆｌｉｃｔｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｐｏｓｅｓ
ｆｏｒｔｗｏｖｅｈｉｃｌｅｓｔｏａｖｏｉｄｃｏｎｆｌｉｃｔｗｈｉｌｅｔｈｅｍａｉｎｖｅｈｉｃｌｅａｖｉｏｄｃｏｎｆｌｉｃｔ
ｍｕｌｔｉｐｌｅｖｅｈｉｃｌｅｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｃｏｎｆｌｉｃｔｇｒｏｕｐ，ｐｒｉｏｒｉｔｙｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏ
ｃｏｎｄｌｉｃｔｓｆｏｒｔｈｅｍｕｌｔｉｐｌｅｖｅｈｉｃｌｅｓ．
ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｆｌｉｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄＣａｎ
ｄｅｔｅｃｔｃｏｎｆｌｉｃｔａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｖａｒｉａｂｌｅｓ．ＩｔｉｓｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒＡＴＣⅡｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｓｅｐａｒａｔｅｌｙ．Ｗｈｅｎａｖｏｉｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ
武汉理工大学硕士学位论文
ｓｙｓｔｅｍｔｏａｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄｉｔｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｖａｌｕｅａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｇｕｉｄａｎｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｏｎｆｌｉｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ；ＣｏｎｆｌｉｃｔｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎＭａｘｉｍｕｍｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ＰｒｉｏｒｉｔｙＩＩＩ
解脱怎么会被弹飞篇四
《基于粒子群算法的飞行冲突解脱问题》
解脱怎么会被弹飞篇五
《基于动态调速的定航线飞行冲突探测与解脱》
解脱怎么会被弹飞篇六
《可解脱弹簧圈结合游离纤毛铂金弹簧圈栓塞治疗外伤性颈内动脉海绵窦瘘》