【摘要】：民航客機(jī)和運(yùn)輸機(jī)安裝空中交通防撞系統(tǒng)(Traffic Collision Avoidance System,TCAS)后,空中相撞事故顯著減少,但是通用航空飛機(jī)并沒有安裝防撞系統(tǒng)。由于廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(Automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)技術(shù)在通航上的應(yīng)用,以及我國低空空域的改革,需要開發(fā)適用于通用航空的防撞系統(tǒng)。當(dāng)前的TCAS防撞邏輯定義了許多啟發(fā)式規(guī)則和相互耦合的參數(shù),如果要將其修改成適應(yīng)通用航空性能的防撞邏輯,需要對其進(jìn)行大量的修改。本文基于馬爾科夫決策過程(Markov Decision Process,MDP)設(shè)計(jì)適用于通航的防撞邏輯,該方法只需修改相遇模型和性能指標(biāo),因此可以適應(yīng)航空業(yè)的快速發(fā)展。本文對二維空間上通航邏輯單元的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了介紹。為了應(yīng)用馬爾科夫決策過程,利用采樣和插值方法將動(dòng)態(tài)模型離散為離散轉(zhuǎn)移模型,并使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解得到邏輯表。然后對該邏輯表進(jìn)行了可視化分析、安全曲線分析和性能評估。接下來本文的主要研究內(nèi)容如下:首先,本文主要研究了將防撞邏輯從二維空間擴(kuò)展到三維空間上的方法。本文將三維空間上的相遇問題分解為了可控和不可控兩個(gè)子問題,分別對應(yīng)垂直方向和水平方向。推導(dǎo)了水平方向上的動(dòng)態(tài)模型,使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解不可控子問題并得到概率表。在相遇仿真中,將邏輯表和概率表結(jié)合起來,可以實(shí)時(shí)查詢得到當(dāng)前的最優(yōu)動(dòng)作。將動(dòng)態(tài)規(guī)劃法和簡單點(diǎn)估計(jì)法,通過可視化期望時(shí)間、模擬相遇、安全曲線以及蒙特卡洛方法進(jìn)行了對比,并分析了白噪聲相遇模型的魯棒性。其次,由于監(jiān)視系統(tǒng)的傳感器噪聲,所以狀態(tài)不是完全可觀的。使用QMDP近似方法,用卡爾曼濾波對垂直狀態(tài)進(jìn)行估計(jì),擴(kuò)維的無跡卡爾曼濾波進(jìn)行水平方向上的估計(jì)。最后使用蒙特卡洛方法進(jìn)行有無噪聲的性能對比。最后,研究了多機(jī)相遇的解決策略。本文通過可視化對比了有兩架入侵機(jī)時(shí)的最接近命令仲裁策略、代價(jià)求和效用融合策略,以及保證代價(jià)的效用融合策略。對兩種效用融合策略再通過模擬相遇和蒙特卡洛方法進(jìn)行了對比。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V243;TN713
【圖文】：

6圖 2-1 TCAS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖組成部分主要包括 TCAS 計(jì)算單元，S 模式應(yīng)答機(jī)，S 模，駕駛艙顯示，TA/RA 顯示等。算單元，也叫 TCAS 處理器，它的作用包括飛行器的監(jiān)視度跟蹤，威脅探測，RA 操作決策選擇等。TCAS 處理器和離散狀態(tài)作為輸入控制防撞邏輯參數(shù)，防撞邏輯參數(shù)。如果本機(jī)采取避撞動(dòng)作來回避入侵機(jī)，TCAS 處理器將距離，同時(shí)最小化對當(dāng)前路徑的影響。如果對本機(jī)存在撞系統(tǒng)，那么本機(jī)將和入侵機(jī)進(jìn)行動(dòng)作協(xié)調(diào)。

問詢/應(yīng)答

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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2746120