基于速度分布的飞机纵向安全间隔概率分析

以概率论为工具,利用飞行速度偏差对飞机纵向位置误差的影响分析,研究飞机速度分布情况,建立纵向安全间隔的概率模型。通过仿真算例和分析讨论,得到了有关时间、初始间隔时间、飞机速度均方差等影响飞机之间发生危险情况概率的定量分析结果,结论可以作为确定合理的航空器间空中交通管制纵向间隔的决策参考。     

基于CNS定位误差的平行航路间隔安全评估

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。     

基于目视间隔条件下的碰撞风险分析

为研究目视间隔条件下进近过程中前后两飞机的碰撞风险问题,通过Reich碰撞模型和碰撞风险模型,引入目视误差作为影响因素之一,建立基于目视间隔条件下的风险评估模型.从纵向、横向、垂向三个维度分析前后两飞机碰撞的概率,求得目视条件下进近两机碰撞的概率,以此作为风险分析的结果.计算结果表明,利用模型计算出的碰撞风险符合国际民航组织规定的航空器空中碰撞概率规定值.故而可证明,目视间隔和目视进近可作为一种安全的空中交通管制运行模式缩小安全间距,提高空域利用率,增加飞行流量.     

RVSM空域内垂直间隔的安全评估

为了缓解空中交通流量迅速增大造成的航班延误问题,我国已经在全国实施缩小垂直间隔（RVSM）的运行,对RVSM实施后的垂直间隔的安全性评估也被提上日程。结合Reich模型和概率论,对非洋区相邻高度层上的飞机的碰撞风险进行了研究。首先对Reich模型进行了改进,以适用于垂直间隔碰撞率的研究;然后对影响垂直方向碰撞率的决定因素进行了分析,其中对垂直方向重叠概率的研究,不同于国外的统计量的分析,是从机载测高设备的误差入手;最后用实例进行了仿真计算。结果说明我国缩小垂直间隔标准是安全可行的。     

基于CNS性能的平行航路侧向碰撞风险评估

为了有效地确定平行航路安全间隔和评估碰撞风险,分析了平行航路侧向碰撞风险影响因素,在Reich模型的基础上建立了飞机在CNS性能环境下的定位误差模型,推导出基于CNS性能的平行航路侧向重叠概率的计算公式。通过算例对平行航路侧向碰撞风险进行了安全评估计算。结果表明所给定的CNS性能在平行航路飞行环境下是安全的,因此计算方法是可行的。     

基于吸引域与二元极值理论的结冰飞机飞行风险量化评估

结冰会导致飞机飞行包线萎缩，在驾驶员没有正确处理的情况下极易发生飞行事故。为定量计算结冰条件下飞机飞行风险进而制定合理的结冰风险规避策略，以飞机纵向动力学系统为分析对象，基于吸引域方法计算得到飞机结冰后的二维吸引域及稳定边界，并以飞行状态超出稳定边界作为飞行事故判定条件。建立了典型的人-机-环系统模型，通过蒙特卡罗仿真提取了飞行安全关键参数极值样本；根据极值理论，建立二元极值Copula模型；通过遗传算法辨识模型参数，依据多种拟合优度检验方法确定最优分布模型，进而计算不同结冰影响程度下的飞行风险概率，并由此来指导驾驶员操纵，从而保证飞行安全。文中所述方法，为定量计算结冰条件下飞行风险概率提供了新的思路，具有较好的工程应用前景。     

飞行间隔安全评估研究

 首先概述了飞行间隔安全评估研究中常用的概念,然后从REICH模型、交叉航路模型、概率论模型、随机分析模型、EVENT模型和RASRAM模型6种常用碰撞风险模型的角度,分析了各个模型的优缺点和各自的适用范围,分析结果表明飞行间隔安全评估中的关键问题为：模型的限制、管制意图和安全评价,并在此基础上分析了飞行间隔安全评估未来的研究方向。     

飞机纵向摆动及飞行安全评估

 在分析飞机纵向摆动特性的基础上,建立了考虑非线性与随机性的人机闭环系统模型;提出了用双指数函数分布法确定驾驶员排除某事件引发纵向摆动的条件概率的计算方法,采用马尔可夫链建立了飞行安全评估模型;最后给出了算例。     

空中飞机侧向间隔标准的初步研究

主要讨论了在航路飞机过程中飞机间的侧向间隔问题。首先，根据实际航路的设计方式和导航设备的使用情况，提出了两项影响侧向间隔的因素，并分析了其对侧向间隔的影响情况，然后，以概率论为工具，分析平行航路和交叉航路两种情况，分析了两架飞机之间的距离关系，从而推导出两机可能相撞的概率，建立起飞机相撞的概率模型；最后，通过具体的数值计算，分析了各因素对飞机相撞概率的实际影响，从而建立起一种对侧向间隔制定进行定量分析的方法。     

自由飞行环境下碰撞风险研究

自由飞行是解决航路拥挤问题的一种有效方式,因此在自由飞行环境下对飞行碰撞风险进行研究显得尤为重要。提出了自由飞行环境下影响飞机定位误差的主要因素;以概率论为工具,建立了自由飞行环境下的碰撞风险评估模型;分别量化评估了各个主要因素对自由飞行环境下碰撞风险的实际影响度。得到的评估结果表明,碰撞风险模型能有效地对自由飞行环境下的碰撞风险进行评估,验证了模型的可行性。     

基于Event的垂直碰撞风险改进模型研究

空中交通流量的快速增长,导致空域资源紧张和大量航班延误。使用新航行技术缩小间隔标准可以有效地缓解上述问题。因此,对航路的碰撞风险进行评估具有重要意义。传统Event模型的碰撞模板是一个长方体模板,本文在前人研究的基础上提出了用椭球体代替长方体碰撞模板的思想,并对飞机穿越垂直间隔片的概率重新进行计算。结果表明,在相同条件下改进后的Event碰撞风险模型是原模型碰撞概率的53.38%,改进的碰撞风险评估模型更加精确合理。     

基于冲突解脱的碰撞风险研究

自由飞行是解决航路拥挤问题的一种有效方式,因此在自由飞行环境下对飞行碰撞风险进行研究显得尤为重要。分析了在自由飞行空域中实施飞行冲突解脱策略后的转弯航路碰撞风险;考虑了所需通信、导航和监视性能以及飞行速度偏差,建立了基于冲突解脱的碰撞风险评估模型。通过算例分析了冲突解脱角度、水平间隔与飞行碰撞风险之间的关系,结果表明碰撞风险评估模型能很好地对自由飞行空域中实施冲突解脱后的碰撞风险进行评估,验证了模型的可行性。     

空域飞行侧向碰撞危险的REICH模型方法研究

对现行空域进行安全性评估时，需要对空域中碰撞危险次数进行量化（每飞行小时磁撞次数），并与一个可接受的安全目标等级进行比较，以判断空域的安全性。根据REICH碰撞模型的研究方法对飞机在一定间隔标准下碰撞的可能性进行了建模，从而为任何给定间隔标准下的安全性评估提供了一种有效方法。     

基于EVENT模型的垂直间隔碰撞风险研究

空中交通流量逐年快速增长,迫切需要提高空域容量和空域利用率,缩小间隔标准可以快速有效地缓解流量增长和减少延误,因此必须研究不同间隔标准下的碰撞风险,从而确定缩小间隔标准的安全性。建立了基于EVENT的垂直碰撞风险模型,推导出了相应的计算方法;并运用该模型分析了垂直间隔对碰撞风险的影响。结果证明,高空空域缩小垂直间隔标准后的碰撞风险满足安全目标等级的要求,而且随着流量的增长,缩小垂直间隔标准后的碰撞风险在最近15年内保持稳定的安全水平。     

交叉航路飞行间隔安全评估研究

在交叉航路上初步研究了碰撞风险模型,从冲突区域模型、概率论模型、Event模型、Reich及其改进模型等5种碰撞风险模型的角度,分析了各个模型的使用范围及建模思想,并在此基础上分析了飞行间隔安全评估未来的研究方向：基于CNS性能的飞行间隔安全评估,防撞系统如何减少碰撞风险以及人为因素对碰撞风险的影响,为今后的研究奠定了基础。     

Investigating suitable orbits for the Swarm constellation mission – The frozen orbit

This paper proposes a suitable orbit design for the lower pair of ESA's Swarm constellation mission, flying side-by-side in near-polar and circular orbits with a separation of only 1.4° at ascending node. Both orbits are suggested to be frozen orbits to minimize the evolution, and an along-track separation strategy is applied to avoid collision risk. The characteristics of the proposed orbit type are examined through numerical techniques including high-fidelity perturbation models. The prime change from the initial configuration is an along-track separation. The perturbations causing the along-track drift are analyzed by switching on/off certain perturbations. The results indicate that the tesseral harmonics and the atmospheric drag yield dominant effects. The atmospheric drag effect shows a dependence on the local time of the ascending node. From two months of orbit propagation for the altitude 300 km the maximum along-track drift we obtain is about 80 km, which is still within the measurement requirement range. Several maneuver strategies for maintaining the proposed orbit design are suggested. The results analyzed for the proposed orbit design show that collision risk can be avoided by along-track separation within the frozen orbit design. Consequently, this combination is considered as a suitable approach for Swarm's lower pair.