[发明专利]一种基于模拟退火算法的连续下降进近油耗优化方法

说明书

本发明公开一种基于模拟退火算法的连续下降进近油耗优化方法，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，通过历史航迹数据和气象数据对模型进行校正；其次，分析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受到的约束条件，划设连续下降进近油耗过渡空间和油耗进近空间，消除不可行的过渡航迹；最后，梳理影响航空器进近阶段油耗的各类因素，建立航空器连续下降进近油耗优化模型，通过模拟退火算法对模型进行优化求解。此种方法可优化连续下降进近的燃油消耗，可根据航空器性能、初始状态和气象条件，动态调整其连续下降进近的航迹，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油耗优化方法，具体涉及连续下降进近标称航迹运控建模、过渡空间/进近空间划设和连续下降进近油耗的优化求解方法。

背景技术

民航业作为国际化的运输行业，其节能环保、降低碳排放量正逐渐成为全球关注的焦点。航空器连续下降进近(Continuous Descent Approach，CDA)是国际民航组织积极推进的一种新型进场方式，进场航空器可以选择最优点以最小推力沿连续下滑角进行下降，在有效提升飞行的安全性、可预测性和空域容量的同时，也可以有效减少燃油消耗、尾气排放及噪声污染。

当前对航空器连续下降进近油耗的研究主要在于评估其运行效率和影响因素。通过建立标准的连续下降进近航迹，与传统的进近程序进行对比，分析连续下降进近在油耗方面的优势；通过提炼航空器燃油消耗的主要因素，建立燃油消耗评估模型以调整燃油的携带量。然而，关于如何根据航空器性能、状态和气象条件，动态的调整连续下降进近航迹以优化油耗的研究成果仍非常少，存在一定的领域空白。因此，亟需采用一种高效的优化方法，通过对航空器连续下降进近航迹的动态调整来优化油耗，这对于提高航空器在终端区运行效率、实现节能减排具有重要意义。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种基于模拟退火算法的连续下降进近油耗优化方法，其可优化连续下降进近的燃油消耗，可根据航空器性能、初始状态和气象条件，动态调整其连续下降进近的航迹，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：

一种基于模拟退火算法的连续下降进近油耗优化方法，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，通过历史航迹数据和气象数据对航迹运控模型进行校正；

步骤2，分析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受到的约束条件，划设连续下降进近油耗过渡空间和油耗进近空间，并通过预处理消除不可行的过渡航迹；

步骤3，梳理影响航空器进近阶段油耗的各类因素，结合步骤1中的连续下降进近标称航迹运控模型，建立航空器连续下降进近油耗优化模型；针对油耗优化模型影响参数，通过模拟退火算法对油耗优化模型进行优化求解。

上述步骤1的具体内容是：

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，应用系统动力学理论，结合欧洲航行安全组织发布的《航空器基础性能数据库》，融合航空器关键运行参数，建立航空器连续下降标称航迹运控模型，模拟航空器实时状态；

步骤13，通过历史航迹数据和气象数据对航空器连续下降标称航迹运控模型进行校正，实现根据航空器质量、飞行高度、速度、风速、气温的变化，对关键数据进行修正。

上述步骤2的具体内容是：

步骤21，分析目标机场的标准仪表进场程序和PBN进近程序，确定航空器从进场点到最后进近点约束条件；