我國的通用航空業(yè)正處于快速發(fā)展的時期,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)。由于通用航空飛機的飛行控制設備自動化程度受限,難以實現(xiàn)精確飛行控制,導致通用航空實際與理想飛行計劃航線之間存在不可避免的偏差。飛行計劃符合度評估是對二者之間的符合程度進行評價,它在航空運行安全保障中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。因此,根據(jù)應用場景的不同,本文對基于容差的通用航空飛行計劃符合度評估與預測方法進行深入研究,使評估結(jié)果更適合于非精確飛行控制的通用航空運行實際,為實際通用航空飛行活動提供安全容差裕度。目前常用基于距離度量的評估方法,即通過將時間、速度等因素加權(quán)轉(zhuǎn)化為距離,再使用基于順序航跡點對的單一距離門限判斷該距離是否在單一距離門限范圍內(nèi),計算較為簡便,但評估結(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劃符合度評估與預測方法。利用動態(tài)時間歸整（Dynamic Time Warping,DTW）算法實現(xiàn)運行航跡與飛行計劃航跡的自適應匹配,等效于引入距離容差,提升了單一距離門限評估的穩(wěn)健性。使用實際飛行數(shù)據(jù)驗證方法的有效性,實驗結(jié)果表明,由于引入容差,基于自適應點對的... 

【文章來源】：中國民航大學天津市

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

機體坐標系和大地坐標系示意圖

中國民航大學碩士學位論文19誤差和對應的預測誤差協(xié)方差矩陣分別為：cov()TpRqpRqQpRSR(3.7)其中，機體坐標系中的航空器位置預測誤差是對角矩陣。假設p是航空器在機體坐標系中的位置，q是對應的預測位置，qpq是預測誤差。航跡預測誤差近似符合正態(tài)分布，因此機體坐標系下的協(xié)方差矩陣S為對角陣：220=0acσSσ(3.8)其中，aσ為沿航向的位置預測誤差標準差，cσ為垂直于飛行方向的誤差標準差。當勻速直線飛行時，直線飛行航跡位置預測誤差如圖3-4所示，沿航向的位置預測誤差標準差σa隨時間線性增長，滿足(3.9)aaσrt(3.9)其中，ra是沿航向的誤差增長率，ra=0.25nm/min。垂直于飛行方向的誤差標準差σc滿足(3.10)min{(),1}ccσrstnm(3.10)其中，rc表示橫向航跡誤差標準差的增長系數(shù)，通常取rc=1/57。s(t)表示航空器在預測時間內(nèi)的航程距離，單位為nm。圖3-4直線飛行航跡位置預測誤差當轉(zhuǎn)彎飛行時，轉(zhuǎn)彎運動航跡位置誤差范圍如圖3-5所示，飛機的加速度在沿航向和垂直于航向上都有，認為沿航向和垂直于航向的誤差標準差都隨時間線性增長，滿足(3.11)acaσσrt(3.11)

中國民航大學碩士學位論文20圖3-5轉(zhuǎn)彎運動航跡位置誤差范圍3.2.2符合度預測流程基于DTW的飛行計劃符合度預測方法分為航跡預測模型和DTW距離計算兩部分。航跡預測模型是根據(jù)飛行運動模型對航空器未來任意時刻的空間位置進行預測，接著按照一定規(guī)則對計劃航跡和預測航跡采樣，得到采樣點序列；然后利用DTW計算預測航跡與計劃航跡間的距離，基于DTW的飛行計劃符合度預測流程如圖3-6所示，具體過程如下：利用位置預測模型，得到采樣時刻位置分布橢圓確定預測航跡采樣點序列T1、T2、T3利用DTW算法，分別計算T1、T2、T3到R的距離確定計劃航跡采樣點序列R取上一步計算的3個距離中的最小值和最大值，構(gòu)成符合度預測的區(qū)間輸入轉(zhuǎn)彎起點、速度、航向結(jié)束開始圖3-6基于DTW的飛行計劃符合度預測流程步驟1：確定起點、飛行速度和航向，利用位置預測模型得到任意時刻飛行航跡位

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3413240