發(fā)布時(shí)間：2020-04-16 11:16

【摘要】：隨著科技和經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,全球航空運(yùn)輸需求日益增長(zhǎng),民用航空器數(shù)量和空中交通流量的持續(xù)不斷增加導(dǎo)致空中交通網(wǎng)絡(luò)日趨擁擠,現(xiàn)有空中交通管理面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。4D航跡規(guī)劃(4D Trajectory Planning)作為未來(lái)基于軌跡運(yùn)行(Trajectory Based Operation,TBO)的關(guān)鍵技術(shù),被廣泛關(guān)注與研究。本文主要圍繞4D航跡規(guī)劃中航空器改航(Rerouting)策略及多航空器的沖突探測(cè)與解脫(Conflict Detection and Resolution,CDR)問(wèn)題進(jìn)行研究,創(chuàng)新性地將快速凸包算法(Quickhull Algorithm)應(yīng)用于航空器4D航跡規(guī)劃中,為4D航跡規(guī)劃提供了一種全新的解決方案。凸包(Convex Hull)由于其特殊性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于路徑規(guī)劃問(wèn)題中,但在航跡規(guī)劃問(wèn)題中仍研究尚少。本文對(duì)凸包及其相關(guān)概念進(jìn)行了介紹,并將Jarvis步進(jìn)法、Graham掃描法、增量法和分治法等經(jīng)典凸包算法進(jìn)行了對(duì)比分析,說(shuō)明快速凸包算法在航跡規(guī)劃問(wèn)題中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。在航空器改航策略中,快速凸包算法用于航跡空間的簡(jiǎn)化,使其復(fù)雜度大大下降。然后,采用快速凸包思想確定可行域搜索范圍,相比于傳統(tǒng)算法,此算法在保障飛行安全的基礎(chǔ)上提高了空域的利用率,優(yōu)化了Dijkstra最短路徑搜索算法的可行域空間。在多航空器的沖突探測(cè)與解脫問(wèn)題中,我們考慮航空器可能發(fā)生的機(jī)動(dòng)組合,并利用快速凸包算法生成凸包以描述航跡預(yù)測(cè)過(guò)程中的不確定性。通過(guò)凸包間的相交情況,航空器的沖突情況得以判斷。最后通過(guò)約束條件與航跡評(píng)價(jià)函數(shù)構(gòu)建航空器沖突解脫模型,并采用分支限界法(Branch and Bound Algorithm)進(jìn)行沖突解脫。仿真實(shí)驗(yàn)表明,本算法對(duì)航空器沖突解脫問(wèn)題具有高效性及魯棒性。
【圖文】：

紹了快速凸包算法，，并將其進(jìn)行對(duì)比分析，說(shuō)明快速凸包算法雜。其相關(guān)概念的定義與性質(zhì)何中，凸集是在凸組合下閉合的仿射空間的子集，見(jiàn)定義 2-1。-1 設(shè)集合 ，若對(duì)于任意兩點(diǎn) ，及實(shí)數(shù) （ 為凸集。稱，對(duì)于集合內(nèi)的任意兩點(diǎn)連接形成的線段，其每一個(gè)點(diǎn)都仍在為一個(gè)凸集和一個(gè)非凸集的對(duì)比。我們可以看到，對(duì)于非凸集合不屬于原集合。

當(dāng) 中任意有限個(gè)點(diǎn)的凸組合仍在 中向量空間 中，設(shè)點(diǎn)集 ， 中凸包[38]，記為 ，見(jiàn)公式 2.1。所有包含 的凸集的交集。在二維歐幾有點(diǎn)的最小凸多邊形。如圖 2-2 所示的橡皮圈。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V355.1;O221

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