發(fā)布時(shí)間：2015-01-09所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：建立精確的風(fēng)模型，對(duì)于四維軌跡預(yù)測(cè)是至關(guān)重要的，能夠有效地提高航空器到達(dá)預(yù)定關(guān)鍵點(diǎn)的精確度，常通過當(dāng)前值和預(yù)測(cè)值來估計(jì)任意一點(diǎn)風(fēng)的信息。在實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)的4D航跡中，采用AIDL語(yǔ)言進(jìn)行通信，描述航空器的意圖，并將風(fēng)的信息考慮在內(nèi)，提高航跡預(yù)測(cè)
摘要：建立精確的風(fēng)模型，對(duì)于四維軌跡預(yù)測(cè)是至關(guān)重要的，能夠有效地提高航空器到達(dá)預(yù)定關(guān)鍵點(diǎn)的精確度，常通過當(dāng)前值和預(yù)測(cè)值來估計(jì)任意一點(diǎn)風(fēng)的信息。在實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)的4D航跡中，采用AIDL語(yǔ)言進(jìn)行通信，描述航空器的意圖，并將風(fēng)的信息考慮在內(nèi)，提高航跡預(yù)測(cè)的精確度。本文選自：《黑龍江氣象》以馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論和“三個(gè)代表”重要思想為指導(dǎo)，全面貫徹黨的教育方針和“雙百方針”，理論聯(lián)系實(shí)際，開展教育科學(xué)研究和學(xué)科基礎(chǔ)理論研究，交流科技成果，促進(jìn)學(xué)院教學(xué)、科研工作的發(fā)展，為教育改革和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。堅(jiān)持為社會(huì)主義服務(wù)的方向，堅(jiān)持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭(zhēng)鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅(jiān)持實(shí)事求是、理論與實(shí)際相結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)，傳播先進(jìn)的科學(xué)文化知識(shí)，弘揚(yáng)民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進(jìn)國(guó)際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。巡航階段可以根據(jù)機(jī)載設(shè)備測(cè)量值和氣象部門的預(yù)報(bào)值來獲取風(fēng)的信息，在某地預(yù)報(bào)風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差近似為δt=4槡T，T為預(yù)報(bào)風(fēng)的時(shí)間，單位為h，基于機(jī)載測(cè)量預(yù)報(bào)某航路點(diǎn)風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)偏差為δdi=1.3△Di，△Di為當(dāng)前飛機(jī)位置到預(yù)報(bào)風(fēng)航路點(diǎn)的直線距離。基于以上兩種偏差，可以得到在航路點(diǎn)i處的估計(jì)風(fēng)速為:(式略)4算例驗(yàn)證本文以廣州白云機(jī)場(chǎng)(ZGGG)02R跑道某一離場(chǎng)程序的關(guān)鍵航路點(diǎn)RWY02R、D12.01BBR、CON、D20.0CON、LMN飛行信息為例進(jìn)行仿真，選取機(jī)型為B737-300的中機(jī)型，進(jìn)行航跡預(yù)測(cè)分析。根據(jù)基本航跡預(yù)測(cè)模型，需要輸入數(shù)據(jù)源包括:航空器狀態(tài)、航跡限制條件、航空器性能模型以及氣象信息。
關(guān)鍵詞：氣象,科技,天氣
AIDL語(yǔ)言將必要的參數(shù)用公式來描述飛行意圖，根據(jù)AIDL來表示飛機(jī)的意圖，它確保給每個(gè)飛行意圖都定義了一個(gè)獨(dú)特的航跡。任何一架航空器可能發(fā)生的運(yùn)動(dòng)行為模式都可以合理地由AIDL語(yǔ)言來表示。當(dāng)管制員需要發(fā)布指令時(shí)，可以通過輸入AIDL指令，通過上文介紹的方法進(jìn)行后臺(tái)運(yùn)算，從而得出航空器接下來的運(yùn)行狀態(tài)，方便不同的用戶之間進(jìn)行共享與使用。通過實(shí)時(shí)的4D航跡預(yù)測(cè)計(jì)算出航空器的飛行軌跡，同時(shí)將風(fēng)的因素考慮在內(nèi)，求出在考慮風(fēng)的變化的情況下更加接近于實(shí)際航跡的飛行軌跡，算出數(shù)據(jù)，作為AIDL指令執(zhí)行的參考依據(jù)，地面和空中通過AIDL標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言進(jìn)行通信，降低了由于人為因素或者語(yǔ)音通話的傳輸?shù)牟淮_定所造成的誤差當(dāng)管制員或飛行員需要對(duì)航空器進(jìn)行操作時(shí)，地基ATM系統(tǒng)施加一個(gè)意圖信息給航空器進(jìn)程，空中系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)滿足該意圖信息的四維航跡，并將其傳達(dá)給地基系統(tǒng)，如果地基系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在潛在沖突，就會(huì)向空中系統(tǒng)請(qǐng)求航空器意圖，從而解決沖突。一旦地基系統(tǒng)有了消除沖突的辦法，地基系統(tǒng)就會(huì)吸收一個(gè)額外的意圖信息從而產(chǎn)生等同的航跡，并將該意圖信息傳給空中系統(tǒng)。空中系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生滿足所有意圖信息的四維航跡，并將其傳給地面。由此實(shí)現(xiàn)了地面和空中的交互通信。
飛機(jī)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程在空中的應(yīng)用中，用來描述飛行器運(yùn)動(dòng)軌跡的方程組有很多，由于這些方程是依賴于簡(jiǎn)化和假設(shè)提出的，所以在組成上有所不同。另外，由于運(yùn)動(dòng)方程中出現(xiàn)的變量同樣出現(xiàn)在了飛行意圖的定義中，所以運(yùn)動(dòng)方程的實(shí)際組成形式會(huì)影響到飛行意圖的公式化表示。AIDL是通過一系列的運(yùn)動(dòng)方程來定義的。我們運(yùn)用這些運(yùn)動(dòng)方程來描述航空器重心的運(yùn)動(dòng)，并且把航空器看作是一個(gè)質(zhì)量變化的剛性物體。航空器之所以能被看作是一個(gè)質(zhì)量變化的剛性物體，主要是由于在飛行過程中航空器油量的變化所引起的。通常，我們用三個(gè)坐標(biāo)來描述航空器質(zhì)量中心的位置:縱向(x)，橫向(y)，高度(h);另外兩個(gè)量用來描述航空器的姿態(tài):飛行航跡角(θ)，迎角(α)。
為了能推導(dǎo)出航空器的運(yùn)動(dòng)方程，通常假設(shè)航空器所進(jìn)行的是對(duì)稱協(xié)調(diào)的飛行，并且具有小的迎角。還有一些假設(shè)則是根據(jù)飛行性能模型和模型的需要所給出的。以下給出在ATM中用來描述航空器運(yùn)動(dòng)過程中(式略)軌跡預(yù)測(cè)中風(fēng)的模型在航空器飛行過程中，由于高度的升高，風(fēng)的影響，即使保持等馬赫數(shù)或等校正空速，飛機(jī)的真空速也會(huì)發(fā)生改變。為了提高航跡計(jì)算的精確程度，就要考慮氣象因素的影響。
提取日FPL報(bào)可得到航空器狀態(tài)，包括:地速、航向、高度、航空器位置、航空器機(jī)型等根據(jù)上文所介紹的模型，已知離場(chǎng)航線上各重要點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，通過計(jì)算，預(yù)測(cè)出航空器在離場(chǎng)時(shí)飛離各點(diǎn)的高度，速度以及過點(diǎn)時(shí)間，實(shí)際的飛行中，空域環(huán)境及氣象條件的影響不是固定不變的。特別是大氣中的云和風(fēng)對(duì)飛行的動(dòng)態(tài)影響會(huì)降低管制部門對(duì)空中交通態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，從而增加飛行的不確定因素。本文正是出于對(duì)實(shí)際飛行的考慮，將風(fēng)的影響因素實(shí)時(shí)應(yīng)用到飛行狀態(tài)的變化中，得到更精準(zhǔn)的航路點(diǎn)過點(diǎn)速度、高度及時(shí)間，并及時(shí)修改航跡信息和實(shí)際情況相符。結(jié)果表明兩個(gè)方向得到的計(jì)算數(shù)據(jù)是有效的。
飛行意圖描述AIDLAIDL是一種基于字母和語(yǔ)法的語(yǔ)言，AIDL旨在利用航跡計(jì)算過程相關(guān)的和基礎(chǔ)，用來描述一段模糊航程(即一段未被精確計(jì)算的航段)，在ATM情景下，任何一架航空器可能發(fā)生的運(yùn)動(dòng)行為模式都可以合理地由AIDL語(yǔ)言來引出。AIDL包括字母表和語(yǔ)法，字母表中包括了32個(gè)基本指令，每一個(gè)基本指令都同航空器的一個(gè)基本運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)[2]。這些簡(jiǎn)單的指令按照語(yǔ)則相互組合，便形成了飛行員的一個(gè)操作或者是管制員的一個(gè)指令。將這些代碼輸入到中，便能實(shí)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)交換模式來進(jìn)行地面和空中的高精確度的通信。AIDL狀態(tài)模塊包括對(duì)應(yīng)的速度、航跡角、高度、偏航角、航跡限制等等。
在管制過程中，對(duì)相應(yīng)的飛行參數(shù)與AIDL指令逐一對(duì)應(yīng)，并記錄動(dòng)作改變的開始和結(jié)束時(shí)間。這樣通過AIDL語(yǔ)言來對(duì)航空器飛行模式進(jìn)行描述的同時(shí)，也得到了航空器的實(shí)時(shí)飛行狀態(tài)參數(shù)，做到實(shí)時(shí)的信息反饋。AIDL語(yǔ)言通過發(fā)布指令，后臺(tái)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果從而改變航空器的運(yùn)行狀態(tài)。基于AIDL的數(shù)據(jù)信息交互在航空器的實(shí)際飛行中，管制員指揮意圖不確定性是飛行航跡預(yù)測(cè)中最大的誤差源之一。管制員的任務(wù)是保證飛行間隔、解決飛行沖突和減輕擁擠。管制員和飛行員之間通信的準(zhǔn)確性就變得至關(guān)重要，這也是影響航跡預(yù)測(cè)精確度的主要方面。為了提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，減少在實(shí)際飛行中管制員指揮意圖的不確定性，并且解決在飛行過程中潛在的飛行沖突，本文提出在考慮模型的基礎(chǔ)上運(yùn)用AIDL語(yǔ)言進(jìn)行交互。
