【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉飞机运行
，尤其涉及一种飞机连续下降进近轨迹的获取方法及装置。
技术介绍
在有限的空域条件下，日益增长的飞行架次加剧了空域的拥挤和延误问题，尤其是飞机在机场终端区上空时，飞机的盘旋等待带来了严重的噪声污染和废气污染等环境问题。连续下降进近(ContinuousDescentApproach/Arrival，CDA)作为一种新的飞机进近下降方式，在减小噪声对地面的影响方面效果显著。在CDA的运行理念下，飞机比传统阶梯下降方式在巡航高度保持更长的飞行时间，并且在下降过程中发动机使用慢车推力，尽量减少低高度平飞段。CDA不仅能够明显减少飞机油耗和飞行时间，还能够大大减少管制员和飞行员的工作量，提高了飞行安全和效率。现有的一些飞机连续下降进近轨迹的获取方法，获取连续下降进近的精度和效率均不高。
技术实现思路
本专利技术提供一种飞机连续下降进近轨迹的获取方法及装置，以克服现有技术中方法获取连续下降进近的精度和效率均不高的技术问题。本专利技术提供一种飞机连续下降进近轨迹的获取方法，包括：构建飞机下降轨迹模型、飞机动力学模型和飞机油耗模型；所述飞机下降轨迹模型用...
【技术保护点】
一种飞机连续下降进近轨迹的获取方法，其特征在于，包括：构建飞机下降轨迹模型、飞机动力学模型和飞机油耗模型；所述飞机下降轨迹模型用于表征所述飞机的下降过程，所述飞机的下降过程包括三个阶段；根据所述飞机下降轨迹模型、飞机动力学模型和飞机油耗模型构建基于燃油量的第一目标函数；离散化所述第一目标函数，得到第二目标函数；采用差分进化算法与序列二次规划算法的混合方法求解所述第二目标函数，得到所述第二目标函数最优解对应的飞机连续下降进近轨迹。
【技术特征摘要】
1.一种飞机连续下降进近轨迹的获取方法，其特征在于，包括：构建飞机下降轨迹模型、飞机动力学模型和飞机油耗模型；所述飞机下降轨迹模型用于表征所述飞机的下降过程，所述飞机的下降过程包括三个阶段；根据所述飞机下降轨迹模型、飞机动力学模型和飞机油耗模型构建基于燃油量的第一目标函数；离散化所述第一目标函数，得到第二目标函数；采用差分进化算法与序列二次规划算法的混合方法求解所述第二目标函数，得到所述第二目标函数最优解对应的飞机连续下降进近轨迹。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括：所述第一目标函数如公式一所示：其中，P表示飞机下降的阶段，P＝1,2,3，表示飞机下降过程中第P阶段的起始时间，表示飞机下降过程中第P阶段的终止时间；fidle表示燃油消耗率，单位为Kg/(min.KN)，x(P)表示第P阶段的状态变量，u(P)表示第P阶段的控制变量，fidle(x(P)，u(p)，t)表示燃油消耗率和状态变量、控制变量以及时间变量之间的函数关系；其中，所述状态变量包括飞机下降过程中的真空速v、飞机距离跑道入口标志点的水平距离xs、飞机高度h，所述控制变量包括飞机的飞行航迹角γ。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述构建飞机下降轨迹模型，具体包括：根据边界条件约束和状态连接约束将飞机的下降过程划分为三个阶段；其中，所述第一阶段的起点对应飞机开始下降时的时刻，结束点对应飞机的校正空速等于第一阈值时的时刻；第二阶段的起点为所述飞机的校正空速等于第一阈值时的时刻，结束点为飞机的校正空速等于第二阈值时的时刻；第三阶段的起点为飞机的校正空速等于第二阈值时的时刻，结束点为飞机下降完成时的时刻；其中，所述边界条件约束包括：飞机开始下降时第一阶段起点的状态，飞机下降完成时第三阶段结束点的状态；所述状态连接约束包括：第一阶段结束时刻的状态量等于第二阶段开始时刻的状态量，第二阶段结束时刻的状态量等于第三阶段开始时刻的状态量；所述构建飞机动力学模型，包括：所述飞机动力学模型如公式二的微分方程所示：其中，表述飞机的真空速变化率，表示飞机距离跑道入口标志点的水平距离的变化率，飞机高度的变化率，γ为飞机的飞行航迹角；T为飞机下将过程中所受的推力，D为飞机下降过程中所受的阻力，L为飞机下降过程中所受的升力；其中，所述升力L采用公式三或者公式四得到：L＝mgcosγ公式三；L＝qSCL，公式四；其中，q表示动压，ρ为大气密度，S为飞机机翼的参考面积，CL为升力系数，m为飞机的质量；所述阻力D采用公式五得到：其中，CD表示阻力系数，CD＝CD0(config)+CD2(config)CL2，CD0和CD2是飞机襟翼和起落架配置状态config的函数；所述构建飞机油耗模型，包括：所述飞机油耗模型如公式六所示：其中，Cf3和Cf4为燃油流率系数，h表示飞机的高度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述飞机下降过程还满足以下路径约束条件：其中，P＝1,2,3，为飞机下降过程中第P阶段的校正空速，表示飞机下降过程中第P阶段的校正空速的最小值，表示飞机下降过程中第P阶段的校正空速的最大值；表示飞机下降过程中的第P阶段的马赫速度，表示飞机下降过程中第P阶段的马赫速度的最小值，表示飞机下降过程中第P阶段的马赫速度的最大值；表示飞机下降过程中第P阶段的高度变化率的最小值，表示飞机下降过程中第P阶段的高度变化率的最大值；其中，所述校正空速VCAS与飞机的真空速v的关系由公式七获得：其中：ρ为大气密度，p为大气压强，R为空气理想气体常量287.04m2/Ks2，T为温度，T＝T0+βTh，T0为标准海平面大气温度288.15K,βT为对流层温度变化率-6.510K/m2，h为飞机飞行的高度，p0为标准海平面大气压强101325K/m2，g为重力加速度9.80665m/s2,κ为空气绝热指数1.4；马赫速度由公式八获得：5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述离散化所述第一目标函数，得到第二目标函数，包括：采用Legendre-Gauss-Radau伪谱法离散化第一目标函数，包括：将飞机下降过程中第P阶段的时间t∈[t0(P),tf(P)],P＝1,2,3通过映射变换，转换到τ∈[-1,1)的区间内，变换公式如公式九所示：采用多项式插值法近似状态变量和控制变量，包括：在LGR伪谱法中，每段具有N+1个LGR点，分别τi∈[-1,1),i＝0,1,...,N，配点形成N+1个拉...
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