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航空器无冲突4D航迹推测与生成
作 者: 陆志伟
导 师: 韩松臣; 汤新民
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 交通运输规划与管理
关键词: 动力学模型 状态转移模型 混杂系统 极大代数 航路区间 极大似然估计法
分类号: V249
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
为了提供更精确的航空器位置和状态信息,生成无冲突4D航迹飞行,实现空中交通管制的自动化系统,本课题主要对航空器航迹推测算法进行了研究。本课题根据民用航班飞行是按照飞行计划程序和航路结构飞行的特点,利用动力学、运动学原理、基于BADA数据库的航空器各飞行阶段特征点上的飞行性能数据、历史飞行数据构造描述整个飞行过程的模型。利用每一阶段航空器航迹推测模型,结合Petri网混杂系统理论建立的航空器各飞行阶段间的状态转移模型,对航空器整个飞行过程的航迹进行整合;其次应用离散事件极大代数理论对单航路和同高度汇聚的航路结构单独建模,利用控制航空器到达关键点时间技术,并在此基础上对整个终端区建立了极大代数航路服务模型,通过推迟航空器地面起飞时刻,实现航空器的无冲突4D航迹的生成;最后抛开战略层次,对航空器航迹进行短期预测,利用已有的雷达数据、飞行计划表、实时电报等数据,采用极大似然估计法对航空器飞行参数进行数据拟合,将拟合出来的参数带入原始预测模型,修正误差分析,预测航空器在未来较短一段时间内的4D航迹。在课题最后,本文对本方向的进一步研究做了展望。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-8 图表目录 8-10 第一章 绪论 10-18 1.1 选题背景分析 10 1.2 研究的目的和意义 10-12 1.3 国内外相关研究现状综述 12-15 1.3.1 4D 航迹推测的研究现状 12-14 1.3.2 实时航迹推测的研究现状 14-15 1.4 航迹推测分类 15-17 1.5 本文主要研究内容 17-18 第二章 航空器运行状态模型的建立 18-35 2.1 引言 18 2.2 航空器连续动态模型的建立 18-24 2.2.1 大气模型和原始数据 18-20 2.2.2 航空器受力分析 20-21 2.2.3 航空器推力模型 21-23 2.2.4 航空器燃油模型 23 2.2.5 航空器动力学模型 23-24 2.3 航空器全飞行剖面混杂系统模型 24-28 2.3.1 航空器飞行剖面 24-25 2.3.2 航空器水平航迹 25-26 2.3.3 全飞行剖面混杂模型 26-28 2.4 考虑其他未知因素的 4D 航迹推测 28-30 2.5 航迹预测过程综合与案例分析 30-34 2.5.1 航迹预测过程综合 30 2.5.2 案例分析 30-34 2.6 本章小结 34-35 第三章 基于极大代数的多航空器无冲突 4D 航迹生成 35-57 3.1 引言 35 3.2 离散事件动态系统及极大代数理论 35-37 3.2.1 DEDS 的基本特点 35-36 3.2.2 极大代数介绍 36-37 3.3 终端区航路模型的建立 37-43 3.3.1 单航路极大模型的描述 37-39 3.3.2 航路汇聚数学模型描述 39-41 3.3.3 终端区数学模型的建立 41-43 3.4 案例分析 43-56 3.5 本章小结 56-57 第四章 基于雷达数据修正的航空器实时航迹推测 57-71 4.1 引言 57 4.2 实时航迹推测-极大似然估计法 57-58 4.3 数据的获取与拟合 58-63 4.3.1 拟合基本方法 58-59 4.3.2 航空器真实航迹的获取 59-61 4.3.3 航空器下降过程中参数的求解 61-62 4.3.4 高斯-克吕格坐标转换 62 4.3.5 航迹拟合相关 62-63 4.4 案例分析 63-70 4.5 本章小结 70-71 第五章 总结与展望 71-73 5.1 本文研究成果 71 5.2 进一步研究的展望 71-73 参考文献 73-76 致谢 76-77 在学期间的研究成果及发表的学术论文 77
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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 飞行控制系统与导航
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