● 摘要
随着我国国民经济的高速增长，空中交通流量急剧增加，我国的空中交通系统面临着越来越严重的航线拥挤，飞行冲突变得日益严重。新航行系统（CNS/ATM）的制定实施，对全球航空运输的安全性、有效性、灵活性带来巨大的变革。其中，冲突探测与解脱技术将是提高飞行安全与效益的一项关键技术。本文针对如何有效地预测飞行中将发生的冲突，提出了适用于航路改变情况下的冲突预测算法。基于飞机实际飞行轨迹的不确定性，计算冲突发生的概率来预测冲突发生的可能性。改进了直线航路预测算法，充分利用ADS-B（广播式自动相关监视）所提供的航路意图信息，获得飞机航路改变点及航路偏转角，进而实现冲突发生概率的计算。解脱方面，本文对自由飞行中飞行冲突解脱问题进行研究，提出一种改进的能够快速准确进行航路规划的遗传算法。并且利用功能强大的Visual C#.NET构建仿真平台。实验结果表明，该算法能够在很短的时间内有效地解决直径300km冲突域内2，3，甚至5架飞机的飞行冲突。并且新航路线条平滑，在解决完冲突后近乎直线回到预定航路上去。符合现实飞行操作中对航路规划的可行性，快速性，安全性，省油和乘客舒适方面的需求。本研究为新一代航行系统CNS/ATM中安全技术的研制提供了前期理论基础与设计参考。最后，对飞行器在山地中近地飞行情况下飞行冲突避免的问题进行研究。采用人工势能场方法设计固定飞行高度时避撞航路规划算法，并用MATLAB进行仿真验证。该算法能迅速得出既能避免碰撞又能实现路径最短曲线平滑目的的最优轨迹。