為解決實(shí)際天氣與天氣預(yù)報(bào)不一致時(shí)根據(jù)確定性天氣預(yù)報(bào)所規(guī)劃飛行路徑效益低的問(wèn)題,提出一種利用以概率方式給出的天氣預(yù)報(bào),對(duì)通用航空飛行路徑進(jìn)行規(guī)劃的方法。該方法利用由集合數(shù)值天氣預(yù)報(bào)得到的概率天氣預(yù)報(bào)信息,構(gòu)建空域概率天氣模型,使用分階段飛行路徑規(guī)劃方法保障預(yù)期規(guī)劃目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),將飛行路徑規(guī)劃分解為多個(gè)階段,除第一階段外,從每個(gè)階段的每個(gè)起始點(diǎn)出發(fā)都分別規(guī)劃繞飛和穿越可能的危險(xiǎn)天氣區(qū)域兩條不同的路徑,各階段的不同路徑采用A*算法進(jìn)行搜索,得到包含多條飛行路徑的規(guī)劃飛行路徑集合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在保證安全性的前提下,該方法規(guī)劃的飛行路徑與其他典型算法規(guī)劃的飛行路徑相比,在統(tǒng)計(jì)意義上的期望飛行距離顯著減小。 

【文章來(lái)源】：信號(hào)處理. 2019,35(10)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1分階段飛行路徑規(guī)劃簡(jiǎn)化示意圖Fig．1Thesimplifiedschematicdiagramof

信號(hào)處理第35卷為方便查看，圖3給出了使用本文方法得到的飛行路徑集合中每個(gè)成員的飛行路徑圖。圖2利用概率天氣預(yù)報(bào)的規(guī)劃飛行路徑集合Fig．2Theplannedensembleflightpathusingprobabilisticweatherforecast為定量化評(píng)估所規(guī)劃飛行路徑集合的性能，我們分析所規(guī)劃飛行路徑集合在統(tǒng)計(jì)意義上的期望飛行距離。期望飛行距離可由下式計(jì)算E［L］=∑2k－1m=1PmLm(7)式中Lm為所規(guī)劃飛行路徑集合中第m個(gè)成員路徑的飛行距離，Pm為飛行該條成員路徑的概率。k為階段數(shù)，共有2k－1個(gè)不同的成員路徑。飛行某條成員路徑的概率Pm可由如下方法計(jì)算。除第一階段外，后續(xù)每個(gè)階段的起始點(diǎn)即決策點(diǎn)都有繞飛和穿越危險(xiǎn)天氣區(qū)域兩條不同的飛行路徑，因此不同的飛行路徑是一個(gè)二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)。設(shè)二維網(wǎng)格空域模型中每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)(x，y)處發(fā)生危險(xiǎn)天氣的概率為p(x，y)，對(duì)于第m個(gè)成員路徑，設(shè)其第i個(gè)階段(i不等于1)的起始點(diǎn)(即決策點(diǎn))為Dmi，則在全部飛行路徑的集合中從Dmi出發(fā)在第i個(gè)階段內(nèi)會(huì)有穿越危險(xiǎn)天氣區(qū)域的飛行路徑Cmi和繞飛的飛行路徑C'mi兩條不同的飛行路徑。可以取該階段內(nèi)穿越危險(xiǎn)天氣區(qū)域的飛行路徑Cmi上所有p(x，y)的最大值，作為穿越路徑Cmi出現(xiàn)危險(xiǎn)天氣不能穿越的概率，也就是在決策點(diǎn)Dmi處選擇繞飛路徑的概率。于是可得第m個(gè)成員路徑中第i個(gè)階段的分段路徑實(shí)際飛行中飛行的概率為pmi=1－max(x，y)∈Cmip(x，y)若為穿越路徑max(x，y)∈Cmip(x，y)若為繞飛路徑{(8)

信號(hào)處理第35卷為方便查看，圖3給出了使用本文方法得到的飛行路徑集合中每個(gè)成員的飛行路徑圖。圖2利用概率天氣預(yù)報(bào)的規(guī)劃飛行路徑集合Fig．2Theplannedensembleflightpathusingprobabilisticweatherforecast為定量化評(píng)估所規(guī)劃飛行路徑集合的性能，我們分析所規(guī)劃飛行路徑集合在統(tǒng)計(jì)意義上的期望飛行距離。期望飛行距離可由下式計(jì)算E［L］=∑2k－1m=1PmLm(7)式中Lm為所規(guī)劃飛行路徑集合中第m個(gè)成員路徑的飛行距離，Pm為飛行該條成員路徑的概率。k為階段數(shù)，共有2k－1個(gè)不同的成員路徑。飛行某條成員路徑的概率Pm可由如下方法計(jì)算。除第一階段外，后續(xù)每個(gè)階段的起始點(diǎn)即決策點(diǎn)都有繞飛和穿越危險(xiǎn)天氣區(qū)域兩條不同的飛行路徑，因此不同的飛行路徑是一個(gè)二叉樹(shù)結(jié)構(gòu)。設(shè)二維網(wǎng)格空域模型中每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)(x，y)處發(fā)生危險(xiǎn)天氣的概率為p(x，y)，對(duì)于第m個(gè)成員路徑，設(shè)其第i個(gè)階段(i不等于1)的起始點(diǎn)(即決策點(diǎn))為Dmi，則在全部飛行路徑的集合中從Dmi出發(fā)在第i個(gè)階段內(nèi)會(huì)有穿越危險(xiǎn)天氣區(qū)域的飛行路徑Cmi和繞飛的飛行路徑C'mi兩條不同的飛行路徑。可以取該階段內(nèi)穿越危險(xiǎn)天氣區(qū)域的飛行路徑Cmi上所有p(x，y)的最大值，作為穿越路徑Cmi出現(xiàn)危險(xiǎn)天氣不能穿越的概率，也就是在決策點(diǎn)Dmi處選擇繞飛路徑的概率。于是可得第m個(gè)成員路徑中第i個(gè)階段的分段路徑實(shí)際飛行中飛行的概率為pmi=1－max(x，y)∈Cmip(x，y)若為穿越路徑max(x，y)∈Cmip(x，y)若為繞飛路徑{(8)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]通用航空飛行計(jì)劃評(píng)估方法綜述[J]. 吳仁彪,何理,王曉亮,張喆,王鵬.  信號(hào)處理. 2019(03)
[2]區(qū)域集合預(yù)報(bào)擾動(dòng)方法研究進(jìn)展綜述[J]. 張涵斌,智協(xié)飛,陳靜,吳志鵬,夏宇,張歆然.  大氣科學(xué)學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]不確定強(qiáng)對(duì)流天氣下動(dòng)態(tài)改航路徑規(guī)劃[J]. 孟令航,徐肖豪,李善梅,耿增顯.  西南交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(04)



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