我國(guó)的通用航空業(yè)正處于快速發(fā)展的時(shí)期,隨著空中交通流量急劇增加,空域資源日趨緊張,通用航空飛行安全受到極大挑戰(zhàn)。由于通用航空飛機(jī)的飛行控制設(shè)備自動(dòng)化程度受限,難以實(shí)現(xiàn)精確飛行控制,導(dǎo)致通用航空實(shí)際與理想飛行計(jì)劃航線之間存在不可避免的偏差。飛行計(jì)劃符合度評(píng)估是對(duì)二者之間的符合程度進(jìn)行評(píng)價(jià),它在航空運(yùn)行安全保障中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。因此,根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同,本文對(duì)基于容差的通用航空飛行計(jì)劃符合度評(píng)估與預(yù)測(cè)方法進(jìn)行深入研究,使評(píng)估結(jié)果更適合于非精確飛行控制的通用航空運(yùn)行實(shí)際,為實(shí)際通用航空飛行活動(dòng)提供安全容差裕度。目前常用基于距離度量的評(píng)估方法,即通過(guò)將時(shí)間、速度等因素加權(quán)轉(zhuǎn)化為距離,再使用基于順序航跡點(diǎn)對(duì)的單一距離門(mén)限判斷該距離是否在單一距離門(mén)限范圍內(nèi),計(jì)算較為簡(jiǎn)便,但評(píng)估結(jié)果穩(wěn)健性受到較大制約,為此提出一種基于距離容差的飛行計(jì)劃符合度評(píng)估與預(yù)測(cè)方法。利用動(dòng)態(tài)時(shí)間歸整（Dynamic Time Warping,DTW）算法實(shí)現(xiàn)運(yùn)行航跡與飛行計(jì)劃航跡的自適應(yīng)匹配,等效于引入距離容差,提升了單一距離門(mén)限評(píng)估的穩(wěn)健性。使用實(shí)際飛行數(shù)據(jù)驗(yàn)證方法的有效性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,由于引入容差,基于自適應(yīng)點(diǎn)對(duì)的... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

機(jī)體坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系示意圖

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文19誤差和對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣分別為：cov()TpRqpRqQpRSR(3.7)其中，機(jī)體坐標(biāo)系中的航空器位置預(yù)測(cè)誤差是對(duì)角矩陣。假設(shè)p是航空器在機(jī)體坐標(biāo)系中的位置，q是對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)位置，qpq是預(yù)測(cè)誤差。航跡預(yù)測(cè)誤差近似符合正態(tài)分布，因此機(jī)體坐標(biāo)系下的協(xié)方差矩陣S為對(duì)角陣：220=0acσSσ(3.8)其中，aσ為沿航向的位置預(yù)測(cè)誤差標(biāo)準(zhǔn)差，cσ為垂直于飛行方向的誤差標(biāo)準(zhǔn)差。當(dāng)勻速直線飛行時(shí)，直線飛行航跡位置預(yù)測(cè)誤差如圖3-4所示，沿航向的位置預(yù)測(cè)誤差標(biāo)準(zhǔn)差σa隨時(shí)間線性增長(zhǎng)，滿足(3.9)aaσrt(3.9)其中，ra是沿航向的誤差增長(zhǎng)率，ra=0.25nm/min。垂直于飛行方向的誤差標(biāo)準(zhǔn)差σc滿足(3.10)min{(),1}ccσrstnm(3.10)其中，rc表示橫向航跡誤差標(biāo)準(zhǔn)差的增長(zhǎng)系數(shù)，通常取rc=1/57。s(t)表示航空器在預(yù)測(cè)時(shí)間內(nèi)的航程距離，單位為nm。圖3-4直線飛行航跡位置預(yù)測(cè)誤差當(dāng)轉(zhuǎn)彎飛行時(shí)，轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)航跡位置誤差范圍如圖3-5所示，飛機(jī)的加速度在沿航向和垂直于航向上都有，認(rèn)為沿航向和垂直于航向的誤差標(biāo)準(zhǔn)差都隨時(shí)間線性增長(zhǎng)，滿足(3.11)acaσσrt(3.11)

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文20圖3-5轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)航跡位置誤差范圍3.2.2符合度預(yù)測(cè)流程基于DTW的飛行計(jì)劃符合度預(yù)測(cè)方法分為航跡預(yù)測(cè)模型和DTW距離計(jì)算兩部分。航跡預(yù)測(cè)模型是根據(jù)飛行運(yùn)動(dòng)模型對(duì)航空器未來(lái)任意時(shí)刻的空間位置進(jìn)行預(yù)測(cè)，接著按照一定規(guī)則對(duì)計(jì)劃航跡和預(yù)測(cè)航跡采樣，得到采樣點(diǎn)序列；然后利用DTW計(jì)算預(yù)測(cè)航跡與計(jì)劃航跡間的距離，基于DTW的飛行計(jì)劃符合度預(yù)測(cè)流程如圖3-6所示，具體過(guò)程如下：利用位置預(yù)測(cè)模型，得到采樣時(shí)刻位置分布橢圓確定預(yù)測(cè)航跡采樣點(diǎn)序列T1、T2、T3利用DTW算法，分別計(jì)算T1、T2、T3到R的距離確定計(jì)劃航跡采樣點(diǎn)序列R取上一步計(jì)算的3個(gè)距離中的最小值和最大值，構(gòu)成符合度預(yù)測(cè)的區(qū)間輸入轉(zhuǎn)彎起點(diǎn)、速度、航向結(jié)束開(kāi)始圖3-6基于DTW的飛行計(jì)劃符合度預(yù)測(cè)流程步驟1：確定起點(diǎn)、飛行速度和航向，利用位置預(yù)測(cè)模型得到任意時(shí)刻飛行航跡位

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3413240