《基於四維航跡的終端空域進場決策支持系統研究》是依託南京航空航天大學，由張軍峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於四維航跡的終端空域進場決策支持系統研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張軍峰
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前，終端空域擁堵、航班延誤頻發等問題嚴重影響我國民航事業發展，而進場動態調度與實時管控日益成為空中交通管理研究領域的重點。針對上述現實困境與研究熱點，本課題基於四維航跡分析、預測與最佳化，開展進場決策支持的研究。.課題擬採用時空軌跡聚類方法，探討延誤產生原因及傳播機理，研究交通流識別與管制策略辨識技術；在此基礎上，通過對四維航跡預測與航空器進場動態調度的研究，設計新型線上調度算法；將調度最佳化的降落時刻作為目標，採用最優控制理論實現四維航跡最佳化，解決進場航空器實時管控問題。以上述研究作為基礎，為終端空域進場決策支持提供理論與技術支撐，並研發具有自主智慧財產權的終端空域進場決策支持原型系統，以期實現提高運行效率，保障航班正點的目的。
結題摘要
目前，終端空域擁堵、航班延誤頻發等問題嚴重影響我國民航事業發展，而進場動態調度與實時管控日益成為空中交通管理研究領域的重點。針對上述現實困境與研究熱點，本課題基於四維航跡分析、預測與最佳化，開展進場決策支持的研究。 (1) 針對航空器四維軌跡預測的實時性與準確性，提出了基於航空器性能數據以及航空器意圖的航跡預測方法。通過統計分析航空器雷達軌跡構建航空器意圖模型，並聯合氣象因素，基於航空器性能數據設計四維航跡預測模型。 (2) 提出一種狀態相關模態切換的混合估計算法。該算法不僅解決了標準互動式多模型算法似然函式為零均值高斯函式假設的缺陷，而且基於實時狀態更新模態轉移矩陣，使得飛行模態估計更為準確，從而提高飛行軌跡預測的精度。 (3) 通過基於時間觸發的滑動時間窗實現了進場航班的動態排序。在精確四維航跡預測的基礎上，結合實際中管制運行約束，採用分支定界法對時間窗內航班進行最佳化排序與調度。 (4) 構建了進場航班排序模型，針對進場航班排序模型，提出了進場航班排序的複合分派規則，設計了進場航班排序的啟發式算法； (5) 提出了基於歷史雷達軌跡分析的四維航跡規劃方法：首先利用動態時間規整與層次聚類算法對進場歷史雷達軌跡進行聚類分析，完成水平路徑設計；其次對進場歷史雷達數據統計分析，確定各進場航路點的高度／速度範圍，完成高度剖面設計；最後通過對參數最佳化調整完成所需速度剖面的設計。 (6) 提出了水平軌跡與高度/速度剖面分階段設計的四維航跡規劃方法。首先，基於動態時間規整與層次聚類方法實現歷史雷達軌跡聚類分析，完成水平軌跡設計。然後，建立速度剖面規劃模型，精細化控制進場時間，以滿足計畫到達時間要求。 上述研究為終端空域進場決策支持提供理論與技術支撐，並研發了具有自主智慧財產權的終端空域進場決策支持原型系統，達到了實現提高運行效率，保障航班正點的目的。
