復雜天氣中雷暴是最為危險的一種天氣現(xiàn)象,雷暴覆蓋區(qū)會對飛行安全帶來極大的危害。為避免航空器穿越雷暴覆蓋區(qū)而對其造成安全威脅,地面等待是避開雷暴的常用方法。但這樣會造成大量航空器無法離場或進場,從而給航空公司和社會帶來巨大的經(jīng)濟損失。實施航路改航是有效應對該問題的方法。本文研究單架航空器繞飛雷暴的改航路徑規(guī)劃與多航空器沖突避讓的改航路徑規(guī)劃。論文以現(xiàn)有的Graham算法和人工勢場改進蟻群算法為理論從以下幾個方面研究解決上述問題。（1）論文通過分析雷暴發(fā)生原因和發(fā)生過程,介紹了雷暴發(fā)生時伴隨的其他天氣對航空器安全的危害,如積冰、顛簸、風切變等。根據(jù)雷暴在空域中的的分布,將雷暴分為塊狀、帶狀和散點狀。通過上述分析,用Graham算法劃設不同形狀的靜態(tài)危險區(qū),并分析了根據(jù)靜態(tài)危險區(qū)拓展出的幾種動態(tài)危險區(qū)劃設方法。本文通過對空域信息編碼構(gòu)建空域信息矩陣,用柵格化的方式來描述雷暴危險區(qū)。（2）介紹了航路改航相關定義和路徑規(guī)劃的約束,對單架航空器和多架無沖突的航空器提出基于飛行計劃航路的無沖突改航模型。全面的分析蟻群算法和人工勢場法,通過結(jié)合兩種算法在路徑規(guī)劃中的優(yōu)點,得到用人工勢場法改進蟻群算法的... 

【文章來源】：中國民用航空飛行學院四川省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的及意義
    1.3 航路改航國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 沖突避讓國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 雷暴對航空飛行安全的影響及危險區(qū)的劃設
    2.1 雷暴形成的原因和發(fā)展過程
    2.2 雷暴發(fā)生后對航行安全的危害
    2.3 雷暴危險區(qū)的劃設
        2.3.1 直接劃設法
        2.3.2 平移劃設法
        2.3.3 外推劃設法
        2.3.4 近似橢圓劃設法
    2.4 雷暴形狀的分類
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于人工勢場改進蟻群算法的航路規(guī)劃
    3.1 航路改航相關定義
    3.2 航路規(guī)劃約束條件
        3.2.1 繞飛規(guī)則
        3.2.2 空域運行環(huán)境模型
        3.2.3 航空器性能要求
    3.3 基于人工勢場改進蟻群算法的航路規(guī)劃方法
        3.3.1 基于飛行計劃的無沖突改航模型
    3.4 蟻群算法
        3.4.1 蟻群算法路徑規(guī)劃原理
        3.4.2 蟻群算法數(shù)學模型
    3.5 人工勢場法
        3.5.1 人工勢場法路徑規(guī)劃原理
        3.5.2 人工勢場法計算模型
    3.6 基于人工勢場的蟻群算法優(yōu)化
        3.6.1 啟發(fā)信息
        3.6.2 人工勢場改進的蟻群算法
    3.7 基于人工勢場改進蟻群算法的仿真驗證
        3.7.1 基于人工勢場改進蟻群算法對塊狀危險區(qū)的路徑仿真
        3.7.2 基于人工勢場改進蟻群算法對帶狀危險區(qū)的路徑仿真
        3.7.3 基于人工勢場改進蟻群算法對散點狀危險區(qū)的路徑仿真
    3.8 本章小結(jié)
第四章 雷暴天氣下多航空器沖突避讓的航路改航
    4.1 管制相關規(guī)定
    4.2 沖突探測模型及方法
        4.2.1 沖突探測分類
        4.2.2 沖突探測保護區(qū)模型
        4.2.3 沖突探測算法
    4.3 基于多航空器沖突避讓的航路規(guī)劃及仿真
        4.3.1 多航空器沖突避讓改航方法與步驟
        4.3.2 基于人工勢場改進蟻群算法對塊狀危險區(qū)避讓沖突的路徑規(guī)劃仿真
        4.3.3 基于人工勢場改進蟻群算法對帶狀危險區(qū)避讓沖突的路徑規(guī)劃仿真
        4.3.4 基于人工勢場改進蟻群算法對散點狀危險區(qū)避讓沖突的路徑規(guī)劃仿真
    4.4 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
    5.1 本文主要完成的工作
    5.2 后續(xù)工作及展望
參考文獻
附錄人工勢場改進蟻群算法路徑規(guī)劃程序
攻讀碩士學位期間取得的學術成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]雷暴天氣下的航路改航及間隔配備研究[J]. 向征,張文軍,祝琳蕓.  科技資訊. 2017(34)
[2]動態(tài)惡劣天氣下的多目標多機改航路徑規(guī)劃[J]. 齊雁楠,王興隆,李慶陽.  中國民航大學學報. 2017(02)
[3]基于勢場啟發(fā)蟻群算法的遠程水中兵器航路規(guī)劃[J]. 劉海光,孫明太,王桂芹.  指揮控制與仿真. 2016(06)
[4]基于總體沖突概率和三維布朗運動的沖突探測算法[J]. 石磊,吳仁彪,黃曉曉.  電子與信息學報. 2015(02)
[5]基于動態(tài)人工勢場法的多機改航路徑規(guī)劃研究[J]. 張兆寧,趙召娜.  航空計算技術. 2015(01)
[6]基于人工勢場法優(yōu)化的蟻群無人機航路規(guī)劃[J]. 王芳,李昆鵬.  西安航空學院學報. 2014(05)
[7]突發(fā)天氣條件下航空器改變高度的改航模型和算法研究[J]. 王莉莉,周娟.  中國安全科學學報. 2014(07)
[8]不確定強對流天氣下動態(tài)改航路徑規(guī)劃[J]. 孟令航,徐肖豪,李善梅,耿增顯.  西南交通大學學報. 2012(04)
[9]基于人工勢場算法的改航路徑規(guī)劃[J]. 徐肖豪,李成功,趙嶷飛,李雄.  交通運輸工程學報. 2009(06)
[10]基于幾何算法的空中交通改航路徑規(guī)劃[J]. 李雄,徐肖豪,朱承元,李冬賓.  系統(tǒng)工程. 2008(08)

碩士論文
[1]基于空管運行的沖突探測與解脫[D]. 王凱.南京航空航天大學 2016
[2]基于四維航跡預測的沖突探測[D]. 謝麗.南京航空航天大學 2013
[3]惡劣天氣下終端區(qū)進場航空器的改航研究[D]. 顧英豪.南京航空航天大學 2008
[4]空中交通流量管理改航策略初步研究[D]. 宋柯.南京航空航天大學 2002



本文編號：3011277