自由飞行下基于随机微分方程的碰撞风险模型

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1、第30卷第3期2012年6月中国民航大学学报JoURNALOFCIVILAVIATIONUNIVERSlTYOFCHINAVd．30No．3June20J2自由飞行下基于随机微分方程的碰撞风险模型张兆宁1，周鹏1，刘建彬2(1．中国民航大学空中交通管理学院．天津300300；2．中国民航中南地区空中交通管理局河南分局，郑州45116J)摘要：未来的飞行模式将逐步由被动指挥转向“自由飞行”。首先分析了飞机在空中的状态过程，建立了基于随机微分方程的碰撞风险评估模型；其次采用了停滞时间的概念以减轻计算量

2、。并把影响飞机碰撞风险的事件因素进行分类。实现模型的简化；最后运用MonteCario模拟技术进行仿真，算出不同事件分类情况下的交汇概率，从而找出合理的安全间隔。将一定间隔下的碰撞风险与目前安全目标水平相比较，符合安全水平要求，表明该模型有效。关键词：空中交通管理；碰撞风险；随机微分方程；自由飞行中图分类号：V328．3文献标志码：A文章编号：1674-5590(2012)03—0001—05Assessmentmodelofcollisionriskbasedonstochasticdiffer

3、entialequationforfreeflightZHANGZhao-ning'，ZHOUPe，珂，LIUJian-binz(1．CollegeofAir嘶Management，CAUC，Tianjin300300，China；2．CivilAviationHenanAir7研cControlBranch，2k懈b“451161，China)Abstract：Futuren．ShtmodelwillgraduaUyshiftfrompassivecommandto。freeflight”．Fi

4、rstly．thehybridstochasticstateoftheaiwmftintheairisan8lyzed．Assessmentmodelofaircollisionriskbasedonstochasticdifferentialequationisestablhhed．Secondly，theconee阱ofthestoppingtimeisintroducedtoreducethecomputation；theeffecteventsofaircraftcollisionrisk

5、mclassedtosimplifythemodel．Finally．aspecificexampleissimulatedbyusingMonteCarlotechnique．Theinerossingrategofdifferentclassificationevent8arecomputed．Comparedtothetargetlevelofsafety，thecollisionriskwithidealseparationmeetsthesafetystandardsrequiredan

6、dshowsthatthemodelisrationalandfeasible．Keywords：airtrafficmanagement；collisionrisk；stochasticdifferentialequation；freeflight在现行空中交通管制模式下，民航飞机都是遵照地基导航系统所限定的航线安排航班，因而飞机不能选取通往目的地的最直接路线，这使得空域利用率较低。随着以卫星技术为基础的星基导航系统不断发展，航路规划摆脱了必须依赖地面设施的约束，飞行也将由被动指挥逐步向自选最优

7、航线过渡，并最终实现在一定范围内的“自由飞行”111。自由飞行下的冲突探测研究已经引起了国外部分专家和学者的关注，并做了初步的探索。1997年，Paielli等人研究了自由飞行下碰撞风险的数值估算近似算法121。2003年BertBakker等人将布朗运动引入碰撞风险模型中13】，讨论了人为因素、制度以及技术系统对空中交通管制的影响。但在国内对此方面的研究刚刚起步。2009年张兆宁等人分别建立了基于CNS性能的平行航路和交叉航路的碰撞风险评估模型M，进行了CNS性能下航路的间隔安全评估。2010年

8、卢婷婷等人分别剖析了5种常见碰撞风险模型的优点以及所存在的局限性，并在此基础上探讨了自由飞行环境下的碰撞风险安全评估的未来研究方向161。2011年蔡明等人建立了自由飞行下基于ADS性能的碰撞风险评估模型用，分析了自动相关监视性能(ADS)对碰撞风险的影响。国内对碰撞风险的研究基本上都是以概率论为工具或运用Reich模型来研究飞机在特定航路一E的碰收稿日期：201I一12-10：修回日期：2012-03-20基金项目：嗣家自然科学基金项目(71171190)作者筒介：张兆宁(196