基于ADS-B的飞行安全间隔方法研究

本文主要讨论了航路飞行过程中飞机间的间隔问题。广播式自动相关监视(ADS-B)由于其优良的监视性能和低廉的成本,成为了新一代航行系统的重要组成部分。本文对ADS-B技术的性能及应用进行了阐述,基于Reich模型得出了实施ADS-B情况下两机碰撞概率的计算结果,结论符合国际民航组织的飞行安全指标,为进一步研究基于ADS-B的飞行安全间隔提供了一种有效方法。     

基于CAP模型的ADS-B管制间隔标准评估

摘 要：随着航空业的快速发展,传统监视系统已无法满足空中交通管制的需求,建设以广播式自动相关监视(ADS-B)为主要监视手段的新航行系统成为必然趋势。论文提出了危险碰撞概率（CAP）模型的概念,选择终端区二次监视雷达作为参考基准系统,根据国际民航组织认可的安全目标等级（TLS）,得到ADS-B管制间隔标准评估的参考基准间隔,并通过CAP模型计算出ADS-B保持参考基准间隔时所能达到的安全等级。计算结果表明：ADS-B监视安全等级远低于TLS,在终端区使用ADS-B实施3海里的管制间隔标准是安全的。     

航路交叉点动态保护区的算法研究

繁忙的航路网产生大量的航路交叉点,不仅加重了空中交通管制员的工作负荷,也大大增加了冲突碰撞的可能性。为了减小交叉点处的碰撞风险,建立了交叉点保护区与飞行速度及航线角度的动态函数关系。首先,基于速度的正态分布概率理论,在给定安全目标等级条件下,求解相应的保护区大小;同时,对两机侧向间隔进行动态研究,求出保证两机距离达到最小安全间隔时的保护区大小,双重考虑取较大保护区范围。最后仿真验证了其可行性,算法可求出满意实时间隔,并保证航路安全。     

ADS-B在常德桃花源机场空中交通管制中的应用

由于传统的管制技术的弊端日益凸现出来,对新的管制技术的研究显得日益迫切,ADS-B监视技术作为一种新的空中管制监视技术,成为了目前研究的热点。本文在介绍常德桃花源机场的基本概况和ADS-B监视技术的基本原理的基础上,分析了ADS-B监视技术相对于传统空中管制技术的优势和便利,如精准和高效的提供数据信息,有效飞行预警,缩短飞行安全间隔、提高空间资源利用率,节省成本等,并通过采取思想上的重视和行动上的培训的路径来充分发挥ADS-B监视技术的功能,更好地为常德桃花源机场运输航班和通用航空混合运行的局面服务。     

ADS-B管制服务运行规范

在空中交通管制中,利用监视设备提供的航空器飞行动态,管制员就可以为航空器配备飞行间隔,防止航空器与航空器相撞。由于一次雷达和二次雷达系统自身具有的局限性,ADS-B的技术开始逐步应用。但由于ADS-B管制服务运行规范的缺失,就不能在保证安全的前提下,充分发挥ADS-B的设备技术优势,提高交通流量。本文主要介绍国内外ADS-B的应用、管制服务运行规范的研究发展情况及相关成果。     

基于UAT数据链的ADS-B系统加密研究

自动广播相关监视(ADS-B)作为下一代监视技术,已经在世界范围内引起了广泛的重视。它不仅能够为空中交通管制人员提供空中监视服务,从而支持当前的交通管制程序;还能够通过座舱显示系统为飞行人员提供飞机周围的飞行动态情况,从而有效地保障了飞行安全。本文的目标是在ADS-B提供监视功能的基础上,进一步提升基于UAT数据链的ADS-B系统的安全性能。     

成都-拉萨所需导航性能(RNP4)平行航路安全性评估研究

根据中国民航基于性能导航(PBN)实施路线图,2017年后,PBN航路将达到100%。目前,成都-拉萨RNP4平行航路正在协调实施。对成都-拉萨RNP4平行航路的安全评估进行了研究。首先运用改进的REICH模型介绍了平行航路碰撞风险的计算方法。其次,分析了侧向重叠概率的计算方法。侧向重叠概率由一般偏航和大偏航两部分组成。有别于之前的研究,采用更接近于实际运行现状的分离的双指数分布来描述大偏航密度函数。最后对成都-拉萨RNP4平行航路的碰撞风险进行了评估。评估结果满足安全目标水平的要求,也表明该方法是可行的。     

ADS-B采用雷达管制间隔标准的分析研究

ADS-B作为支持全球ATM的运行概念,许多国家和地区把它当作下一代监视技术的发展方向。在ADS-B管制服务运行规范中,间隔标准的确立是重点。本文通过对国际有关ADS-B/雷达的间隔标准的分析,针对现在使用的ADS-B和雷达的测量误差,研究ADS-B采用现行雷达安全间隔的可行性。     

成都-拉萨RNP4平行航路安全性评估研究

根据中国民航基于性能导航(PBN)实施路线图,2017年后,PBN航路将达到100％.目前,成都-拉萨RNP4平行航路正在协调实施.对成都-拉萨RNP4平行航路的安全评估进行了研究.首先运用改进的REICH模型介绍了平行航路碰撞风险的计算方法.其次,分析了侧向重叠概率的计算方法.侧向重叠概率由一般偏航和大偏航两部分组成.有别于之前的研究,采用更接近于实际运行现状的分离的双指数分布来描述大偏航密度函数.最后对成都-拉萨RNP4平行航路的碰撞风险进行了评估.评估结果满足安全目标水平的要求,也表明该方法是可行的.     

自由飞行下基于事件树的碰撞风险评估模型

为了保障自由飞行下的飞行安全,需要评估自由飞行下飞机的碰撞风险。考虑到飞机碰撞事故的发生是飞机发生冲突事件、机载防撞系统告警失败事件和飞行员干预失败事件相互作用的结果,建立飞机发生碰撞的事件树模型。由于不同事件对碰撞影响的机理不同,采用不同方法进行分析和建模。首先,运用随机微分方程法分析通信导航监视性能对冲突概率的影响;其次,运用集对分析法分析机载防撞系统可靠性对碰撞风险的影响;最后,运用贝叶斯网络分析飞行员可靠性对碰撞风险的影响。给出算例验证了模型的可行性。     

极值理论在飞机操纵系统安全性评估中的应用

飞机操纵系统是影响飞行安全的关键系统。针对飞机电传操纵系统安全性评估问题,提出了一种基于极值理论的操纵系统故障后的飞行风险小概率事件评估方法。总结了用极值理论评估飞行风险小概率事件的步骤,对比了不同坐标变化下的拟合优度,验证了双负指数法是逼近Ⅰ型极值分布的最佳方法。以某型飞机滚转角速度传感器故障后的飞行安全评估为例,得到了此时驾驶员不能排除该故障的风险概率和综合飞行风险。通过与军标中规定的安全性标准相对比,表明此时飞机能够满足安全性要求,从而为评估飞机操纵系统安全性提供了一种有效方法。     

自由飞行下考虑误差分布3维相关性的随机微分方程风险评估

为了保障自由飞行下的飞行安全,需要在CNS性能飞行环境下评估自由飞行下的碰撞风险。考虑飞行的随机因素,在飞机运动的确定性微分方程基础上引入随机输入项,关注CNS因素误差分布的3维相关性,建立了自由飞行下飞机运动的随机微分方程碰撞风险模型,并利用Milstein法与有限差分法结合的方法来求解该模型。算例分析验证了该模型的可行性。     

广播式自动相关监视报文中几何和气压高度数据质量统计分析

广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)消息中包含几何高度、气压高度和高度质量指标等信息,分析、总结这些信息的特征、相关性可以为进一步用于空中交通管理(air traffic management,ATM)提供指导建议.对现有飞机飞行高度数据源进行分析、优化对保障飞行安全具有重要意义.基于中国某地区某地面站ADS-B数据开展研究,分析了几何和气压高度的获取方法、优缺点和可用性等,研究了基于飞行阶段的几何和气压高度以及高度差值的变化趋势,总结了ADS-B高度质量指标参数与高度差值的相关性.结果表明,664架样本飞机中几何和气压高度之间的绝对差异范围为0～284.074 m,平均为154.838 m,只有1.204％的高度偏差小于74.676 m.可见,分析与总结航空高度数据的相关性与变化规律对航空安全至关重要.     

基于ADS-B数据的机场场面多目标行为识别

针对机场场面监控视频中存在多个飞机目标,且各种行为轨迹相似,难以通过轨迹进行行为判断的问题,提出了一种基于广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast,ADS-B)数据的机场场面多目标行为识别.首先,利用ADS-B信息通过透视变换的方法对视频中的所有飞机进行定...     

基于改进卷积网络的终端区4D航迹预测与冲突检测

随着不断扩大的旅客运输量和航线网络规模,采用飞行计划结合空中交通管制的空中管理办法已经不能与当前民航需求和空中交通流量相匹配,直接影响到航班正常率和运行安全。为解决这一问题,国际民航组织(International Civil Aviation Organization, ICAO)提出了基于航迹运行(trajectory based operation, TBO)的下一代空中交通管理运行理念,中国民航也提出了智慧民航的建设方案和目标。其中4D航迹是TBO运行的核心组成部分,也是中国建设智慧民航的重要技术指标,其可以对航空器的运行进行精确地管理和控制。因此,提高4D航迹预测的准确性成为了目前急需解决的核心问题。面向航空器的飞行任务实施阶段,从4D航迹预测和冲突检测两个问题进行了研究。在航迹预测方面,采用了基于卷积神经网络-双向门控循环单元(convolutional neural networks-bidirectional gated recurrent unit, CNN-BiGRU)的模型对航迹进行高精度预测;在冲突检测方面,引入了航迹距离检测函数以检验预测模型生成的两条航迹是否...     

飞机主动式余度作动舵面铰链力矩飞行测量方法

现代飞机舵面大多采用主动式余度作动系统。这种系统固有的力纷争现象,导致传统的基于原位载荷校准试验的飞机结构载荷测量方法,不再适用于现代飞机操纵舵面铰链力矩飞行测量。提出了一种基于离位载荷校准试验和原位载荷验证试验的飞机舵面铰链力矩测量方法,建立了相应的载荷测量模型,分析确定了铰链力矩测量精准度的影响因素,给出了可能引起的系统误差的验证和修正方法,形成了主动式余度作动舵面铰链力矩飞行测量流程。通过多型飞机舵面铰链力矩测量试飞,验证了该方法的可行性和有效性;提高了飞机舵面铰链力矩测量的精准度,为飞机舵面设计载荷验证与优化提供了可靠的实测载荷;得到了飞机舵面各作动机构的载荷分配,实现了飞机舵面作动系统力纷争的飞行监测,确保了飞行安全。     

基于Copula模型的机翼结冰飞行风险定量评估方法研究

结冰条件下飞行风险定量评估可以为飞机结冰适航验证提供参考指标。提出了极值理论与Copular模型相结合的机翼结冰条件下风险定量评估方法。基于人 机 环复杂动力学模型进行蒙特卡罗仿真实验,提取了关键飞行参数（空速、滚转角和迎角）极值。利用辨识得到的参数进行拟合优度检验,验证了Joe Copula模型能够较为准确描述三维极值参数联合分布形式。通过建立的风险概率判据计算了飞行风险概率,分析表明结冰风险事件往往伴随着飞行安全关键参数不同程度的超限和耦合影响。所提方法可为结冰条件下的飞行风险定量评估和预测管控提供理论参考依据。