民机TCAS冲突算法及仿真系统研究

摘要

随着中国经济地不断增长,中国的航空业得到了前所未有的发展。整个行业迅猛发展,造成了空中飞机数量的增加,而拥挤的空中交通会导致空中交通航线的冲突问题。因此为了能够有效地解决飞行安全问题,进行民机冲突探测以及解脱技术的研究具有非常重要的意义。
　　在整个民机的空中交通运输过程中,会受到来自不同空域的多架飞机的共同影响,进行空中交通防撞技术的研究工作就显得尤为重要。本文主要研究空中交通运输的防撞方法,先建立双机冲突的探测和解脱模型,然后在基础上,建立多机多冲突的冲突探测和解脱模型以及相关的数据计算方法,最后依据一些实际飞行数据,对整个防撞冲突算法进行验证。本文主要的研究内容包括:
　　1.进行了关于TCAS系统的相关理论的研究,包括其组成结构以及数据链路的通信方式,在基础上进行防冲撞逻辑避让原理的介绍与分析,为下一步关于其模型的建立打下基础。
　　2.对于两架飞机发生冲突的问题进行了探讨,建立起水平方向与垂直方向的冲突探测模型,该模型能对民机运行过程之中可能出现的冲撞问题,进行有效的预防。
　　3.在两架民机飞行中,进行关于冲撞的咨询与处理机制的研究,建立起了水平方向与垂直方向上的冲突解脱模型。在水平方向上的冲突解脱模型中,做了对变速防撞以及转向防撞模型的分析,并对算法进行了仿真分析与可行性验证分析。
　　4.对冲突解脱模型下多目标机的决策处理进行了研究。将各个功能模块以及优化方法做了对比分析,最后采用了pair-wise方式来处理冲突解脱问题。同时完成了对冲突解脱的评估与模拟算法的设计,优化了整个流程处理机制,实现了算法的可行性验证分析。

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符号说明

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2研究目的

1.3研究现状

1.4本课题研究的主要内容

第二章 TCAS的工作原理

2.1 TCAS系统组成

2.2 TCAS数据通信链路

2.3 TCAS的工作方式

2.4 TCAS避让逻辑

第三章 冲突探测模型的建立

3.1水平冲突探测模型

3.2垂直冲突探测模型

3.3本章小结

第四章 冲突解脱模型的建立与仿真

4.1水平冲突解脱模型与仿真分析

4.2垂直冲突解脱模型与仿真

4.3本章小结

第五章 基于TCAS III的多目标机冲突决策处理

5.1 TCASIII防冲撞模型与TCASII比较分析

5.2 TACS III系统对多目标冲突的处理原理

5.3多机处理主要功能模块分析

5.4实例分析

5.5本章小结

第六章 TCAS III交通咨询显示的图形用户界面开发

6.1显示终端的功能与特点

6.2 VxWorks下的图形用户界面的开发

6.3基于位图方式的显示具体设计

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1全文总结

7.2全文展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文