本文關(guān)鍵詞：低空救援航空器航跡預(yù)測與沖突解脫研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在應(yīng)急救援活動中,以直升機(jī)為主要運(yùn)載工具的航空救援由于具有快速、高效、受地理因素限制少等優(yōu)勢而被世界各國廣泛應(yīng)用。在我國汶川、玉樹地震等重大自然災(zāi)害的救援過程中,航空救援更是發(fā)揮了不可替代的作用。除此之外,隨著《低空空域管理使用規(guī)定》發(fā)布,低空開放政策逐漸升溫,也讓航空器的低空運(yùn)行安全成為的研究熱點(diǎn)。本文主要針對重大災(zāi)害下的通用航空器在低空救援中存在的飛行安全問題,從前期的飛行計劃修正和飛行中的實(shí)時航跡預(yù)測入手,對飛行沖突進(jìn)行探測,并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)低空救援空域中多航空器的自主避險。首先,針對低空風(fēng)對規(guī)劃航跡的影響,提出了一種低空風(fēng)預(yù)測模型,通過應(yīng)用基于無跡卡爾曼濾波(UKF)的數(shù)值氣象預(yù)報釋用技術(shù),將觀測點(diǎn)的風(fēng)速、風(fēng)向記錄數(shù)據(jù)與預(yù)報值進(jìn)行融合,校正預(yù)報數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差,得出修正預(yù)測值;將航空器的爬升率、巡航速度等性能參數(shù)與所經(jīng)航路點(diǎn)的風(fēng)矢量結(jié)合,修正各航路點(diǎn)的過點(diǎn)時刻。其次,針對飛行中的軌跡預(yù)測問題,提出了基于航空器飛行狀態(tài)模式估計和飛行意圖推理的航跡預(yù)測算法。該算法結(jié)合了交互式多模型算法和改進(jìn)的意圖推理算法的優(yōu)點(diǎn),有效降低了兩種算法單獨(dú)使用時的預(yù)測誤差,進(jìn)而提高了飛行軌跡預(yù)測精度。最后,在預(yù)測軌跡的基礎(chǔ)上,提出了基于安全間隔和保護(hù)區(qū)的沖突探測模型、基于預(yù)警時間的兩機(jī)或多機(jī)沖突判定方法,在探測到?jīng)_突時,將每架航空器當(dāng)作一個智能體Agent,依據(jù)結(jié)合實(shí)際救援情形確立的優(yōu)先級規(guī)則,通過協(xié)商確定每個Agent的解脫順序,并根據(jù)沖突態(tài)勢選擇解脫機(jī)動方式,生成相應(yīng)的解脫軌跡,實(shí)現(xiàn)協(xié)作式的沖突解脫,從而達(dá)到保證飛行安全的目的。
【關(guān)鍵詞】：低空救援 航跡預(yù)測 無跡卡爾曼濾波 交互式多模型 意圖推理 Agent模型
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V355;V328
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10
• 1.2 國內(nèi)外理論研究和應(yīng)用現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 航跡修正方法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 航跡預(yù)測算法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 飛行意圖推理算法研究現(xiàn)狀分析12-13
• 1.2.4 沖突探測算法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.5 沖突解脫算法國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容15-17
• 第二章 基于氣象預(yù)測模型的低空規(guī)劃航跡修正方法17-30
• 2.1 基于空間插值模型的預(yù)報數(shù)據(jù)獲取17-20
• 2.2 基于UKF的氣象數(shù)據(jù)融合20-22
• 2.3 基于速度矢量合成的航跡修正22-23
• 2.3.1 風(fēng)對地速的影響22-23
• 2.3.2 航路點(diǎn)到達(dá)時刻的計算23
• 2.4 案例仿真23-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 基于混合估計和意圖推理的航跡預(yù)測30-48
• 3.1 混合估計算法30-34
• 3.1.1 航空器運(yùn)動模型30-34
• 3.1.2 IMM算法34
• 3.2 意圖推理算法34-39
• 3.2.1 CV、CA模式下的意圖推理34-37
• 3.2.2 CT模式下的意圖推理37
• 3.2.3 CH、CD模式下的意圖推理37-38
• 3.2.4 意圖推理算法流程38-39
• 3.3 基于飛行狀態(tài)和飛行意圖的航跡預(yù)測算法39-43
• 3.4 案例仿真43-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 實(shí)時飛行沖突探測與解脫48-68
• 4.1 飛行沖突探測48-51
• 4.1.1 基于預(yù)測飛行軌跡的沖突探測模型48-50
• 4.1.2 基于保護(hù)區(qū)的沖突探測模型50-51
• 4.2 沖突模式劃分51-55
• 4.2.1 基于預(yù)警時間的沖突模式判定51-52
• 4.2.2 兩機(jī)沖突模式52-54
• 4.2.2.1 兩機(jī)飛行沖突52-53
• 4.2.2.2 機(jī)隊飛行沖突53-54
• 4.2.3 多機(jī)沖突模式54-55
• 4.3 基于Mulit-Agent系統(tǒng)的實(shí)時飛行沖突解脫55-62
• 4.3.1 航空器Agent模型56
• 4.3.2 解脫優(yōu)先級規(guī)則56-57
• 4.3.2.1 單機(jī)沖突解脫優(yōu)先級57
• 4.3.2.2 機(jī)隊沖突解脫優(yōu)先級57
• 4.3.3 無沖突飛行軌跡生成57-62
• 4.4 案例仿真62-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 第五章 總結(jié)與展望68-70
• 5.1 論文總結(jié)68
• 5.2 工作展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 致謝74-75
• 在學(xué)期間研究成果75-76
• 附錄76-80

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：低空救援航空器航跡預(yù)測與沖突解脫研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：302264