【摘 要】
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机场场面滑行是飞行活动中最具挑战性的阶段之一,为自主研发我国的机载场面运行路径指引与告警系统,提高机场运行效率和安全性,本文基于地面与机载协同对航空器场面滑行引导进行研究,包括机场场面结构建模、航空器静态路径规划、4D滑行路径预测和滑行速度分配。首先,依据ICAO发布的Doc 9881文件和DO-272文件建立机场绘图数据库（Airport Mapping Database,AMDB）,统一机场数
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机场场面滑行是飞行活动中最具挑战性的阶段之一,为自主研发我国的机载场面运行路径指引与告警系统,提高机场运行效率和安全性,本文基于地面与机载协同对航空器场面滑行引导进行研究,包括机场场面结构建模、航空器静态路径规划、4D滑行路径预测和滑行速度分配。首先,依据ICAO发布的Doc 9881文件和DO-272文件建立机场绘图数据库（Airport Mapping Database,AMDB）,统一机场数据标准,基于AMDB生成机场拓扑网络结构,对A*算法的评估函数进行改进,增加转弯惩罚系数,采用双向搜索机制搜寻最优路径,保证规划路径更符合实际情况。其次,结合历史轨迹数据和静态路径预测4D滑行路径,使用卡尔曼滤波对历史轨迹进行平滑处理,提取时段特征和场面航空器数量特征,参考动态时间规整（Dynamic Time Warping,DTW）算法提取轨迹差异度特征,使用K-means算法进行聚类,基于肘部法则和轮廓系数确定最优K值,根据规划时间和当前场面航空器数量选择匹配度最高的聚类,对4D滑行路径进行精确预测。然后,由于地空通信网络的带宽限制,机载端需要依据地面管制端发送的控制点信息重新进行速度分配,结合ICAO排放数据库对航空器滑行油耗进行建模分析,并以滑行油耗最小为目标函数建立航空器滑行速度分配模型,根据路段的初始信息划分情形,使用枚举法思想求解模型,为航空器滑行提供初始引导速度。最后,开发了基于World Wind的航空器滑行引导系统,建立了机场场面结构模型,实现了航空器静态路径规划、4D滑行路径预测和机载滑行参考速度计算等功能。
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