空中交通碰撞風(fēng)險(xiǎn)建模研究.pdf

1、隨著民用航空事業(yè)的發(fā)展，空域交通量大幅度增加，使得在有限的空域資源中空中交通運(yùn)輸變得擁擠，這將可能會(huì)導(dǎo)致飛行沖突變得日益嚴(yán)重，為了提高空域利用率，同時(shí)又要保證空域的安全性，空域規(guī)劃者趨向于規(guī)劃航路和空域結(jié)構(gòu)，并且碰撞風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)在規(guī)劃過程中是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)，在空域規(guī)劃領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景，本文主要基于空域規(guī)劃的實(shí)際需要，對(duì)空中交通碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型的若干理論和建模方法進(jìn)行研究和探討。
　　 在本文的研究過程中，通過分析并借鑒國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有

2、的研究成果，以概率論理論為依據(jù)，建立空域碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型。采用數(shù)學(xué)分析、回歸分析、定量分析等方法對(duì)碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行估計(jì)和分析，對(duì)空中交通碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型的若干問題進(jìn)行探討，給出一種空域碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型建立方法，并將有關(guān)交通參數(shù)的數(shù)據(jù)輸入給模型，分析相關(guān)參數(shù)對(duì)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的影響，為空域規(guī)劃者挑選出適合的規(guī)劃方案的碰撞風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供計(jì)算方法和碰撞風(fēng)險(xiǎn)分析依據(jù)。
　　 本文的主要工作有：
　　 提出了基于到達(dá)時(shí)間間隔的碰撞風(fēng)險(xiǎn)分析方法。在本文中，通

3、過借鑒現(xiàn)存碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型的研究成果，建立了基于到達(dá)時(shí)間間隔的飛機(jī)同速度飛行的碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型，通過采用定量分析為主的方法，并運(yùn)用比較分析的方法，對(duì)已有模型和文中所提出模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，闡述了兩種建模方法在計(jì)算上產(chǎn)生的差異，說明本文建模思想的合理性和新穎性。
　　 研究飛機(jī)在同航路上飛行的碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型。本文結(jié)合飛機(jī)到達(dá)時(shí)間間隔、飛機(jī)流率、飛機(jī)速度建立了同航路碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型，并借助于所建立的模型對(duì)飛行時(shí)間、速度誤差、到達(dá)最小時(shí)間間

4、隔等相關(guān)參數(shù)對(duì)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的影響進(jìn)行分析，對(duì)前后飛機(jī)速度不同時(shí)的碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行估計(jì)。為空域規(guī)劃過程中對(duì)到達(dá)最小時(shí)間間隔設(shè)定的碰撞風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)提供了一種方法，同時(shí)也為研究航段上飛機(jī)以不同速度飛行時(shí)的碰撞風(fēng)險(xiǎn)提供了一種估計(jì)手段。
　　 研究航路交叉點(diǎn)處碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型和轉(zhuǎn)彎點(diǎn)處碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型。在研究航路交叉點(diǎn)處碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，將借助于航段的航跡夾角對(duì)飛機(jī)的位置坐標(biāo)進(jìn)行處理，將所研究的碰撞概率問題轉(zhuǎn)化為可利用同航路的確定方法來解決，建立航路交叉點(diǎn)處碰撞風(fēng)

5、險(xiǎn)模型，并基于同航路碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型以及航路交叉點(diǎn)處碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型，建立航路轉(zhuǎn)彎點(diǎn)處碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型。利用所建立的碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型，對(duì)含有交叉點(diǎn)的航段的碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行估計(jì)，并且分析當(dāng)交叉點(diǎn)的位置、航跡夾角以及在交叉點(diǎn)處兩架飛機(jī)之間垂直間隔、轉(zhuǎn)彎角等相關(guān)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，碰撞風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢(shì)。
　　 研究終端區(qū)空域內(nèi)同航跡碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型以及航線交叉點(diǎn)處碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型。鑒于目前的碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型大多是針對(duì)于航路飛行階段以及飛機(jī)以不變速度飛行的情況，基于航路飛行

6、階段的碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型的建立方法和思想，針對(duì)于飛機(jī)在飛行的過程中高度和速度是不斷變化的特點(diǎn)，建立終端區(qū)空域內(nèi)飛行高度和速度變化的碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型，給出一種變高度、變速度飛行的碰撞風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和分析方法。
　　 借助于所建立的碰撞風(fēng)險(xiǎn)模型對(duì)飛機(jī)在終端區(qū)空域內(nèi)變高度、變速度飛行時(shí)的碰撞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了估計(jì)，分析了不同參數(shù)的變化對(duì)碰撞風(fēng)險(xiǎn)的影響，旨在能夠描述飛機(jī)在飛行過程中高度、速度都在變化的情形的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也為計(jì)算終端區(qū)空域碰撞風(fēng)險(xiǎn)提供了一種思路