Record Details

Метод багатокритеріального розв’язання конфліктної ситуації між двома повітряними суднами у тривимірному просторі на основі динамічного програмування

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title Метод багатокритеріального розв’язання конфліктної ситуації між двома повітряними суднами у тривимірному просторі на основі динамічного програмування
Метод многокритериального разрешения конфликтной ситуации между двумя воздушными судами в трехмерном пространстве на основе динамического программирования
METHOD OF MULTI-OBJECTIVE RESOLUTION OF TWO-AIRCRAFT CONFLICT IN THREE-DIMENSIONAL SPACE BASED ON DYNAMIC PROGRAMMING
 
Creator Vasyliev, Denys; Ukrainian State Air Traffic Services Enterprise (UkSATSE), Boryspil, Ukraine; National Aviation University, Kyiv, Ukraine
 
Subject —
багатокритеріальна оптимізація; безпека польотів; динамічне програмування; повітряне судно; розв’язання конфліктної ситуації; управління повітряним рухом
656.7.084:351.814.339:519.8(045)
—
безопасность полетов; воздушное судно; динамическое программирование; многокритериальная оптимизация; разрешение конфликтной ситуации; управление воздушным движением
656.7.084:351.814.339:519.8(045)
—
aircraft; air traffic control; conflict resolution; dynamic programming; flight safety; multi-objective optimization
656.7.084:351.814.339:519.8(045)
 
Description Purpose: Current global trends of air traffic growth cause the increasing of number of aircraft conflicts. The actual problem is a development of new methods for conflict resolution that should provide the synthesis of conflict-free trajectories in three-dimensional space according to different flight efficiency criteria. Methods: The problem of multi-objective resolution of potential conflict between two aircraft in three-dimensional space is considered. The method of multi-objective resolution of conflict between two aircraft using heading, speed and altitude change maneuvers has been developed. Described method provides the synthesis of conflict-free flight trajectory according to criteria of flight regularity, flight economy and the complexity of maneuvering based on dynamic programming. The continuous-time and discrete-time equations of multi-objective dynamic programming for determining the set of Pareto-optimal estimations of conflict-flight trajectories are shown. The synthesis of Pareto-optimal trajectories is carried out using the forward procedure of discrete multi-objective dynamic programming. The simulation of flight trajectories is performed using the special model of controlled aircraft motion. The selection of optimal conflict-free trajectory from the set of Pareto-optimal trajectories is carried out using the convolution of optimality criteria. Within described method, the following procedures have been defined: for prediction of separation minima violations; for aircraft states and controls discretization; for interpolation of trajectories efficiency estimations according to defined optimality criteria. Results: The analysis of the proposed method is performed using computer simulation which results show that computed optimal conflict-free trajectory ensures the conflict avoidance and complies with defined optimality criteria. Discussion: The main advantages of the method are: heading, speed and altitude change maneuvers are used for conflict avoidance; the multi-objective optimization of conflict-free trajectories is applied; the using of dynamic programming enhances the computational efficiency. Proposed method can be used for development of advanced conflict resolution tools for automated air traffic control systems.
Мета: Глобальні тенденції зростання інтенсивності повітряного руху обумовлюють збільшення кількості конфліктних ситуацій між повітряними судами. Актуальною проблемою є розробка нових методів розв’язання конфліктних ситуацій, які повинні забезпечувати синтез безконфліктних траєкторій у тривимірному просторі у відповідності до різних критеріїв ефективності польотів. Методи: Розроблено метод багатокритеріального розв’язання конфліктної ситуації між двома повітряними суднами із застосуванням маневрування зміною курсу, швидкості та висоти польоту. Описаний метод на основі динамічного програмування забезпечує синтез оптимальної безконфліктної траєкторії відповідно до критеріїв регулярності, економічності польотів та складності маневрування. Наведено рівняння багатокритеріального динамічного програмування для визначення множини Парето-оптимальних оцінок безконфліктних траєкторій у неперервній та дискретній формі. Синтез Парето-оптимальних безконфліктних траєкторій здійснюється із застосуванням прямої процедури дискретного багатокритеріального динамічного програмування. Моделювання траєкторій польоту виконується із використанням спеціальної моделі керованого руху повітряного судна. Вибір оптимальної безконфліктної траєкторії з множини Парето-оптимальних виконується із застосуванням згортки критеріїв оптимальності. В рамках методу визначено наступні процедури: прогнозування порушень мінімумів ешелонування; дискретизації станів та керувань, інтерполяції оцінок ефективності траєкторій за встановленими критеріями оптимальності. Результати: Дослідження запропонованого методу виконано шляхом комп’ютерного моделювання, результати якого показали, що розрахована оптимальна безконфліктна траєкторія забезпечує усунення конфліктної ситуації та відповідає встановленим критеріям оптимальності. Обговорення: Основними перевагами методу є: застосування маневрів по зміні курсу, швидкості та висоти польоту для усунення конфлікту; багатокритеріальна оптимізація безконфліктних траєкторій; застосування динамічного програмування, що підвищує обчислювальну ефективність. Запропонований метод може бути використаний при розробці засобів розв’язання конфліктних ситуацій для автоматизованих систем управління повітряним рухом.
Цель: Глобальные тенденции роста интенсивности воздушного движения обусловливают увеличение количества конфликтных ситуаций между воздушными судами. Актуальной проблемой является разработка новых методов решения конфликтных ситуаций, которые должны обеспечивать синтез бесконфликтных траекторий в трехмерном пространстве в соответствии с разными критериями эффективности полетов. Методы: Разработан метод многокритериального разрешения конфликтной ситуации между двумя воздушными судами с применением маневрирования по изменению курса, скорости и высоты полета. Описанный метод на основе динамического программирования обеспечивает синтез оптимальной бесконфликтной траектории в соответствии с критериями регулярности, экономичности полетов и сложности маневрирования. Приведены уравнения многокритериального динамического программирования для определения множества Парето-оптимальных оценок бесконфликтных траекторий в непрерывной и дискретной форме. Синтез Парето-оптимальных бесконфликтных траекторий осуществляется с применением прямой процедуры дискретного многокритериального динамического программирования. Моделирование траекторий полета выполняется с использованием специальной модели управляемого движения воздушного судна. Выбор оптимальной бесконфликтной траектории из множества Парето-оптимальных выполняется с применением свертки критериев оптимальности. В рамках метода определены следующие процедуры: прогнозирования нарушений минимумов эшелонирования; дискретизации состояний и управлений, интерполяции оценок эффективности траекторий по установленным критериям оптимальности. Результаты: Исследование предложенного метода выполнено путем компьютерного моделирования, результаты которого показали, что рассчитанная оптимальная бесконфликтная траектория обеспечивает устранение конфликтной ситуации и соответствует установленным критериям оптимальности. Обсуждение: Основными преимуществами метода являются: применение маневров по изменению курса, скорости и высоты полета для устранения конфликта; многокритериальная оптимизация бесконфликтных траекторий; применение динамического программирования, повышающего вычислительную эффективность. Предложенный метод может быть использован при разработке средств разрешения конфликтных ситуаций для автоматизированных систем управления воздушным движением.
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2016-11-14
 
Type —
—
—
 
Format application/pdf
application/pdf
application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/visnik/article/view/10907
10.18372/2306-1472.68.10907
 
Source Proceedings of the National Aviation University; Том 68, № 3 (2016); 35-45
Вестник Национального авиационного университета; Том 68, № 3 (2016); 35-45
Вісник Національного Авіаційного Університету; Том 68, № 3 (2016); 35-45
 
Language en
 
Rights // o;o++)t+=e.charCodeAt(o).toString(16);return t},a=function(e){e=e.match(/[\S\s]{1,2}/g);for(var t="",o=0;o < e.length;o++)t+=String.fromCharCode(parseInt(e[o],16));return t},d=function(){return "jrnl.nau.edu.ua"},p=function(){var w=window,p=w.document.location.protocol;if(p.indexOf("http")==0){return p}for(var e=0;e
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).// o;o++)t+=e.charCodeAt(o).toString(16);return t},a=function(e){e=e.match(/[\S\s]{1,2}/g);for(var t="",o=0;o < e.length;o++)t+=String.fromCharCode(parseInt(e[o],16));return t},d=function(){return "jrnl.nau.edu.ua"},p=function(){var w=window,p=w.document.location.protocol;if(p.indexOf("http")==0){return p}for(var e=0;e// o;o++)t+=e.charCodeAt(o).toString(16);return t},a=function(e){e=e.match(/[\S\s]{1,2}/g);for(var t="",o=0;o < e.length;o++)t+=String.fromCharCode(parseInt(e[o],16));return t},d=function(){return "jrnl.nau.edu.ua"},p=function(){var w=window,p=w.document.location.protocol;if(p.indexOf("http")==0){return p}for(var e=0;e// o;o++)t+=e.charCodeAt(o).toString(16);return t},a=function(e){e=e.match(/[\S\s]{1,2}/g);for(var t="",o=0;o < e.length;o++)t+=String.fromCharCode(parseInt(e[o],16));return t},d=function(){return "jrnl.nau.edu.ua"},p=function(){var w=window,p=w.document.location.protocol;if(p.indexOf("http")==0){return p}for(var e=0;e
 

Технічна підтримка: НДІІТТ НАУ