近年來,我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展帶動著民航業(yè)迎來前所未有的增長,但同時快速的發(fā)展勢頭也為民航機場的運行帶來了更大壓力。機場資源緊張,滑行道擁堵和沖突、跑道入侵問題頻發(fā),進一步導致航班準點率下降,滑行燃油消耗量增加,嚴重威脅了機場運行安全及效益。為減輕機場運行壓力,提升航班正點率及機場放行正常率,實現(xiàn)民航業(yè)可持續(xù)發(fā)展,本文提出了基于4D航跡的航空器場面滑行路徑優(yōu)化研究。首先,分析場面網(wǎng)絡連接關系,在建立機場拓撲結構的基礎上,根據(jù)航空器的路徑請求信息,通過在傳統(tǒng)靜態(tài)路徑規(guī)劃中加入對轉彎次數(shù)的考慮,采用改進的A*算法最終求得航空器滑行直線距離及轉彎距離之和最短的P條靜態(tài)路徑,作為可行滑行路徑集。其次,對航空器運動模型簡化并對滑行道離散化建模,定義滑行不同階段加速度、距離等獨立變量,在權衡航空器滑行時間及燃油消耗的基礎上,優(yōu)化搜索獨立變量的帕累托最優(yōu)值確定航空器滑行速度剖面,為每條預選路徑生成考慮時間和燃油效率的更加精確的多目標速度剖面,完成對場面航空器滑行4D航跡預測。最后,根據(jù)機場網(wǎng)絡連接關系對場面活動區(qū)域進行劃分,在此基礎上求解4D航跡預測結果的區(qū)域占用時間窗,并對4D航跡的區(qū)域占用時間窗進行...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 4D航跡預測研究現(xiàn)狀
        1.2.2 機場場面滑行路徑規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 研究內(nèi)容及章節(jié)安排
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 章節(jié)安排
第二章 航空器場面滑行靜態(tài)路徑規(guī)劃
    2.1 機場場面結構建模
        2.1.1 機場場面結構簡化
        2.1.2 機場場面網(wǎng)絡結構表示
    2.2 多條靜態(tài)路徑規(guī)劃算法
        2.2.1 靜態(tài)路徑規(guī)劃模型建立
        2.2.2 基于改進A*算法的場面航空器靜態(tài)路徑規(guī)劃
    2.3 靜態(tài)路徑規(guī)劃算例及分析
        2.3.1 靜態(tài)路徑規(guī)劃算例
        2.3.2 結果分析
    2.4 本章小結
第三章 航空器場面滑行4D航跡預測
    3.1 航空器滑行時間建模
        3.1.1 航空器滑行航跡離散化
        3.1.2 航空器滑行時間模型
    3.2 航空器滑行油耗建模
        3.2.1 航空器運動模型
        3.2.2 航空器滑行油耗模型
    3.3 航空器滑行4D航跡預測模型
        3.3.1 構建目標函數(shù)
        3.3.2 構建約束條件
        3.3.3 優(yōu)化算法
        3.3.4 基于優(yōu)化搜索的多目標速度剖面生成
    3.4 航空器滑行4D航跡預測算例及分析
        3.4.1 4D航跡預測算例
        3.4.2 結果分析
    3.5 本章小結
第四章 航空器場面滑行動態(tài)路徑規(guī)劃
    4.1 機場場面管制規(guī)范
        4.1.1 機場滑行道運行規(guī)則
        4.1.2 機場滑行道沖突類型
    4.2 機場場面區(qū)域控制及航空器滑行時間窗
        4.2.1 滑行道區(qū)域劃分模型
        4.2.2 基于4D航跡預測的航空器滑行時間窗計算
    4.3 基于滑行時間窗的場面沖突探測與解脫
        4.3.1 航空器優(yōu)先級的確定
        4.3.2 對頭沖突探測與解脫
        4.3.3 交叉沖突探測與解脫
        4.3.4 追尾沖突探測與解脫
        4.3.5 場面滑行航空器動態(tài)路徑規(guī)劃求解
    4.4 航空器動態(tài)路徑規(guī)劃算例及分析
        4.4.1 動態(tài)路徑規(guī)劃算例
        4.4.2 結果分析
    4.5 本章小結
第五章 機場場面航空器滑行動態(tài)路徑規(guī)劃仿真
    5.1 仿真系統(tǒng)設計需求分析
    5.2 仿真系統(tǒng)組成及工作流程
        5.2.1 仿真系統(tǒng)組成
        5.2.2 仿真系統(tǒng)工作流程
    5.3 仿真系統(tǒng)實現(xiàn)
        5.3.1 仿真系統(tǒng)運行場景構建
        5.3.2 場面航空器路徑規(guī)劃的實現(xiàn)
    5.4 仿真系統(tǒng)操作流程
        5.4.1 系統(tǒng)GUI界面介紹
        5.4.2 系統(tǒng)操作流程
    5.5 仿真系統(tǒng)模擬運行
    5.6 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 論文總結
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻
附錄A
附錄B
作者簡介



本文編號：3884991