基于CNS定位误差的平行航路间隔安全评估

《基于CNS定位误差的平行航路间隔安全评估》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第40卷第1期2010年1月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．1Jan．2010基于CNS定位误差的平行航路间隔安全评估沈金炜，张兆宁，刘计民(中国民航大学空中交通管理学院，天津300300)摘要：主要对平行航路中基于CNS定位误差的飞行间隔安全评估问题进行了研究。首先分析了CNS定位误差对飞机碰撞风险的影响。其次运用概率论方法得到了CNS定位误差下飞机纵向、侧向和垂直三个方向上的碰撞风险计算模型，并根据模型利用牛顿迭代算法，通过给定某一方向安全目标水平计算CNS定位误差下相应的安全间隔。最后对

2、平行航路三个方向的飞行间隔进行了评估计算，将结果与实际相比较，表明该模型可行。关键词：平行航路；CNS定位误差；安全目标水平；飞行间隔；牛顿迭代法中图分类号：0242．2文献标识码：A文章编号：1671—654X(2010)01-0034—03引言随着航空运输业的发展，空中交通流量逐渐增大，空域日益拥挤。为了增加空域容量，满足流量需求，保障空中交通的安全有序，有关间隔安全评估的研究势在必行。国内外很多理论研究者从碰撞风险人手，通过建立碰撞风险模型来对间隔安全进行评估。但相关的研究没有考虑CNS定位误差对碰撞风险产生的影响。在欧美等航空业发达国家，安全

3、间隔方面的理论工作从20世纪60年代就已经开始进行了，最著名的是英国的Reich在20世纪60年代针对北大西洋地区平行航路系统在纵向、侧向和垂直方向分别建立了碰撞风险模型⋯。国内有关间隔安全评估的研究起步较晚，李春锦、王英勋等人对平行航路碰撞危险的Reich模型进行了初步研究，仔细分析了Reich模型的建模原理和过程心J。徐肖豪指导应爱玲对空域飞行侧向碰撞风险的Reich模型方法做了初步研究∞J。张兆宁指导张秀辉用等步长迭代法对平行航路碰撞风险进行了初步的探索HJ。而目前国内外还没有基于CNS定位误差的间隔安全评估的相关研究。因此，本文对CNS定位误

4、差下飞机的飞行间隔安全评估问题进行了初步的探索，研究了平行航路条件下如何根据安全目标水平及CNS性能环境来设定相应的飞行间隔，建立了平行航路条件下基于CNS定位误差的碰撞风险模型，并根据模型特点选择相应的算法，以MATLAB为计算工具，进行相应的仿真计算。1基于CNS定位误差的碰撞风险模型在两条平行航路上飞行的两架航空器，假设此时不考虑其他因素而只关心由于CNS定位误差导致飞机偏航，则最坏的情况为两飞机在起飞时刻便由于CNS定位误差导致其偏航，并一直没有得到调整。此时的飞机偏航便有一个累计的效果。当这个累计值超过了安全间隔时便存在碰撞风险。由于在航路

5、上飞行时，只要两架飞机在纵向、侧向或者垂直方向有一个方向上保持了安全间隔，则两架飞机之间不存在碰撞风险。以下将分别从纵向、侧向及垂直方向对飞机的飞行间隔进行研究。假设通信、导航、监视各自的定位误差是相互独立的。且根据文献[5]，通信、导航、监视定位误差导致的偏航往往都是服从均值为0的正态分布的。1．1侧向安全间隔计算模型图1同高度层相邻航路同向飞行假设飞机在航路上的总飞行时间为r，将r分为几个时间段t，假设在每个t时间段内CNS定位误差造成的飞机侧向偏航距离膏一N。(0，矿2。)。髫。表示第一架飞机在第i个t时间段内的侧向偏航距离，则其在时间段呐的侧

6、向偏航距离为蜀=i善石it；xa表示另一架飞机收稿日期：2009—08—19修订日期：2009．1l一30基金项目：国家863计划资助项目(2006AAl2A113)作者简介：沈金炜(1984一)，男，浙江湖州人，硕士研究生，研究方向为交通运输规划与管理。2010年1月沈金炜等：基于CNS定位误差的平行航路间隔安全评估·35·在第i个t时间段内的侧向偏航距离，则其在时间段r内的侧向偏航距离为五=．∑％。所以在时间段T内两架飞机之间的侧向距离D．将变为D。=d。+X。+X2(假设飞机偏往预定航路右侧为正，偏往预定航路左侧为负，如图1所示)，d。为两条平

7、行航路之间的水平距离。则Xl—N1(0，no-j)五～Ⅳ。(0，阳；)D1=dl+x1+置一dl+N(0，2no"；)=Ⅳ(dl，2rut；)此时两机之间的侧向距离概率密度函数为：1(j—df)2厶。(x)=_。声一e一1丁z√几百盯1此时两架飞机之问侧向重叠概率为：，+莲PDl=J厶。(x)衄J—Xi‘这里，置(i=0，1，⋯)为所要确定的侧向安全间隔。此时侧向碰撞风险为：1r+玉cRl=2ⅣP×寺I归l(x)拟(1)‘√2竹盯1J—X：‘‘其中：NP表示平均每飞行小时内所研究空域内的飞机对数。当给定相应的计算条件，确定由于CNS定位误差造成的侧向

8、偏航，可由式(1)计算出侧向的安全间隔。1．2纵向安全间隔计算模型记每个t时间段内CNS定位误差导致的飞机纵