基于速度剖面拟合的航空器场面滑行4D轨迹预测

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1、第４５卷第１期航空计算技术Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．１２０１５年１月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＪａｎ．２０１５基于速度剖面拟合的航空器场面滑行４Ｄ轨迹预测周龙，汤新民，汤淼（南京航空航天大学民航学院，江苏南京２１００１６）摘要：为提高机场的整体运行效率和综合保障能力，提出了一种基于速度剖面拟合的航空器场面滑行４Ｄ轨迹预测方法。构建了航空器的滑行动态模型，进而引入标称速度剖面的概念。将ＤＳＷ算法应用到速度剖面的拟合中，得出一种标称速度剖面的生成方法，并通过建立平均速度修正参数修正不同机型

2、对滑行速度的影响，基于动力学平衡方程，构造了标称速度到瞬时速度的映射，结合ＢＡＤＡ数据实现对瞬时速度的修正。在上述分析的基础上得到航空器场面滑行４Ｄ轨迹预测模型。案例表明，与基于动力学的方法相比计算结果更加准确，使平均误差降低４７．３％，能够有效地预测航空器的４Ｄ轨迹。关键词：航空运输；４Ｄ轨迹预测；滑行速度剖面；场面航空器；历史数据中图分类号：Ｖ３５５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１５）０１桘００３５桘０５４DTrajectoryPredictionofAircraftTaxiingBase

3、donFittingVelocityProfileＺＨＯＵＬｏｎｇ，ＴＡＮＧＸｉｎ桘ｍｉｎ，ＴＡＮＧＭｉａｏ（CivilAviationCollege，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing２１００１６，China）Abstract：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｕｐｐｏｒｔｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆａｉｒｐｏｒｔ，ａｍｅｔｈｏｄｏｆｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ４Ｄｔａｘｉｉｎｇ桘ｔｒａｊｅｃ

4、ｔｏｒｙｆｏｒａｉｒｃｒａｆｔｉｎａｉｒｐｏｒｔｓｕｒｆａｃｅｂａｓｅｄｏｎｆｉｔｔｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｐｒｏｆｉｌｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｏｆａｉｒｃｒａｆｔｔａｘｉｉｎｇｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｏｆｎｏｍｉｎａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｐｒｏｆｉｌｅｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＳｅｃｏｎｄｌｙｔｈｅＤＳＷａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙｐｒｏｆｉｌｅｔｏｇｉｖｅａｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏ

5、ｄｏｆｎｏｍｉｎａｌｖｅｌｏｃｉｔｙｐｒｏｆｉｌｅ，ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｉｒｃｒａｆｔｔｙｐｅｓｏｎｔａｘｉｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｍａｐｐｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｎｏｍｉｎａｌｖｅ-ｌｏｃｉｔｉｅｓｔｏｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｏｎｅｓｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｅｑｕａｔｉ

6、ｏｎ，ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｔｔｅｒｂｙｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈＢＡＤＡｄａｔａ．Ｆｉｎａｌｌｙａｉｒｃｒａｆｔｔａｘｉｉｎｇ４Ｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆａｂｏｖｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｃａｓｅｓｈｏｗｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｈａｓｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｒｅｓｕｌｔｓ，ｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｖｅｒａｇｅｅｒｒｏｒｏｆ４７．３％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｏｎｅｂａｓｅｄｏｎｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｓ，ａｓｗｅ

7、ｌｌａｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｐｒｅ-ｄｉｃｔｔｈｅ４Ｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｆｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔ．Keywords：ａｉｒｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ；４Ｄｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｔａｘｉｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｐｒｏｆｉｌｅ；ｓｕｒｆａｃｅａｉｒｃｒａｆｔ；ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌｄａｔａ引言到达时间及预计离开时间，有效减少高密度机场的阻我国经济的高速发展，使得航空运输业处于高速塞与冲突，减少航空器的等待时间以及在滑行道上的［１］发展中。随着机场交通流量的增长、布局的日益复滑行时间，从而大大

8、提高机场的整体运行效率和综合［３］杂化，滑行路径不能合理规划，机场资源不能充分利保障能力。用，机场场面运动主要依靠人工安排滑行路径并目视目前对轨迹预测常用的方法可以分为两种：一种引导的方式越来越不能满足机场场面管理的要求。在是基于空气动力学或牛顿力学的预测模型，如文献［４］［２］低能见度的情况下，机场运行将更加困难。精确合建立６自由度的飞机地面运动数学模型，不引入任何理的４Ｄ轨迹预测可