[发明专利]一种基于粒子群算法的连续下降进近排放优化方法

说明书

本发明公开一种基于粒子群算法的连续下降进近排放优化方法，首先，分析航空器连续进近下降飞行过程，构建连续下降进近标称航迹运控模型；其次，确定航空器连续下降过程中的可行航迹与飞行参数的约束条件，划设连续下降进近排放优化过渡空间与排放优化进近空间；再次，采用高斯模型作为大气扩散模式的模型，建立污染物浓度评估坐标系，分析该模型中决策变量，找出影响污染物浓度的关键因素；最后，航空器在进近过程中的排放浓度最小为目标，建立航空器连续下降进近排放优化模型，通过粒子群算法进行求解。此种方法可针对不同机场划设出对机场、机场附近人口密集区污染最小的连续下降进近航迹，为航空器在终端区下降阶段的节能减排提供相应参考。

技术领域

本发明属于航空器运行信息感知与识别领域，涉及一种航空器连续进近阶段的排放优化方法，具体涉及建立连续下降进近标称航迹、划设过渡空间/有效扩散空间和给出一种连续下降进近排放浓度的优化求解方法。

背景技术

中国民航局、空管局提出加快推进新技术应用等举措以切实提高运行管理效率，减少地面及空中燃油消耗、污染物排放。航空器连续下降进近(Continuous DescentApproach，CDA)作为一种国际民航组织积极推进的新型进场方式，在基于PBN飞行程序提供的垂直引导下，进场航空器可以选择最优初始进近点以最小推力沿连续下滑角进行下降，减少了传统进近方式中的平飞段从而缩短进近路程、降低了油耗与排放。因其有效降低油耗、排放、实现节能环保并减少管制员管制操作等优点，这些年在行业内被广泛关注。

相比于国外已有机场付诸实践，国内对于连续下降进近技术的研究成果较少。当前对航空器连续下降进近排放的研究主要在于评估其影响因素与计算模型建立，通过建立标准的连续下降进近航迹，与传统阶梯式进近程序进行对比，分析连续下降进近在排放方面的优势；而在基于连续下降进近技术基础上，根据不同航空器性能、状态、不同机场等条件，针对航空器排放进行优化方面存有空白。因此，现阶段需要一种基于标称航迹的运行控制方式，分析进近航段污染物排放模式，通过运用仿真分析方法建立飞机进近程序模型，提出一种可优化航空器连续下降进近阶段整体排放与扩散的模型和方法。这对优化进近航路划设，推行节能减排航空新技术的应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于粒子群算法的连续下降进近排放优化方法，其可针对不同机场划设出对机场、机场附近人口密集区污染最小的连续下降进近航迹，为航空器在终端区下降阶段的节能减排提供相应参考。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种基于粒子群算法的连续下降进近排放优化方法，包括如下步骤：

步骤1，分析航空器连续进近下降飞行过程，梳理航空器构型变化对各类性能参数的影响，构建连续下降进近标称航迹运控模型，通过气象条件与真实航行运行数据对模型进行修正；

步骤2，基于目标机场的标准仪表进场程序和PBN进近程序，确定航空器连续下降过程中的可行航迹与飞行参数的约束条件，划设连续下降进近排放优化过渡空间与排放优化进近空间；

步骤3，构建污染物扩散模型，采用高斯模型作为大气扩散模式的模型，建立污染物浓度评估坐标系，分析该模型中决策变量，找出影响污染物浓度的关键因素；

步骤4，梳理影响航空器进近阶段排放的各类因素，基于连续下降进近的过渡空间和有效扩散空间，以航空器在进近过程中的排放浓度最小为目标，建立航空器连续下降进近排放优化模型，通过粒子群算法进行求解。

上述步骤1包括如下内容：

步骤11，分析航空器连续下降过程中构型变化过程，梳理受构型变化影响最大的航空器运行参数；

步骤12，以欧洲航行安全组织发布的《航空器基础性能数据库》作为数据参考，应用系统动力学理论，梳理航空器关键运行参数之间关联，建立航空器连续下降标称航迹运控模型；