通用航空训练飞行冲突探测与解脱调配策略研究

来源 :中国民用航空飞行学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shlchen
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近年来随着低空空域的逐步开放,通用航空市场得到了飞速发展。飞行器可以更加充分地利用开放的空域,空域中飞行器数量的增加势必会导致飞行器飞行方向的多向性,极大增加发生飞行冲突的可能性,严重影响通用航空的安全飞行。基于此,本文主要针对通用航空器的飞行冲突问题,研究冲突解脱策略,解决了监视区域内多架飞机之间的冲突。在训练飞行的场景中,给出同高度飞行的飞行器之间的冲突探测方法,根据实际飞行情况提出对应的解脱策略。当高度层充足并且在调配时间足够的情况下,应优先考虑垂直调配策略解决飞行冲突,根据航空器占据的高度层情况,建立指派问题模型求解。可用高度层有限时,考虑水平调配策略解决飞行冲突,基于遗传算法、模拟退火遗传算法建立飞行冲突解脱模型,求解得到解脱策略,保障飞行器安全运行。具体工作如下:(1)飞行冲突探测方法。在航空器坐标系中,通过运动方程来描述飞行状态,建立飞行冲突探测模型,依据对飞行间隔及安全间隔的概念,给出同高度飞行的飞行器之间的冲突探测方法。(2)基于高度层的冲突解脱策略。在高度层充足的情况下,提出了基于高度层的冲突解脱策略,通过对航空器进行指派,得到代价最小的冲突解脱策略。(3)基于遗传算法的飞行冲突解脱策略。基于遗传算法对航路飞行冲突问题建立冲突解脱模型,对水平面内的双机冲突问题,按照协作调整航向与非协作调整航向两种解脱方式制定解脱策略,通过对比发现采用非协作调整航向解脱策略更加合适,得到的解脱航迹更平滑,收敛速度也更快。但对多机冲突问题而言,解脱的效果并不理想,有待进一步改进。(4)基于模拟退火遗传算法的多机飞行冲突解脱策略。将模拟退火算法与遗传算法相结合的模拟退火遗传算法能够有效避免出现遗传算法陷入局部最优解的情况,在处理多机飞行冲突时取得不错的效果,使得解脱航迹尽量少地改变航向按原始航迹飞行,解脱策略更加符合实际飞行冲突解脱问题。
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