一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法，包括：(1)判断航空污染物排放的生成态势，确定航空器在各飞行高度层下生成污染物的排放指数；(2)构建终端区空域模型，确定终端区的可用空域范围；(3)构建以降低航空污染物排放、航空噪声影响为目标的终端区进离场航线优化模型，得到最优的航段组合。本发明专利技术在保证进离场航线安全高效运行的同时，有效降低航空污染物排放和航空噪声影响。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法
本专利技术具体涉及一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法。
技术介绍
终端区进离场航线是连接机场与区域航路的重要枢纽，实现进离场航线的路径优化有利于安全、高效、节能的使用终端区空域资源。航线规划是提升终端区安全运行能力的重要基础依据之一，目前的终端区进离场主要是以航空器运行的安全性和经济性为规划目标。随着空中交通量的迅猛增加和人们环保意识的日益增强，对空中交通所产生的环境影响更加关注，因此需要控制终端区内中低空运行的航空排放和航空噪声，以保障地区性的生态环境稳定平衡，以及人类生活健康。国内外学者主要从飞行经济成本、飞行安全和航班延误角度研究终端区进离场航线规划方法，并没有考虑降低航空噪声、航空污染物排放最小等多目标约束下，空中交通流量的增加对地区生态环境的影响，其研究目前尚为空白，但环境承受能力是有限的，为了保证空中交通的持续稳定发展，环境容量是不可逾越的鸿沟，因此基于环境影响下的终端区进离场航线规划研究是亟需开展的重要研究。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法，在保证进离场航线安全高效运行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)判断航空污染物排放的生成态势，确定航空器在各飞行高度层下生成污染物的排放指数；(2)构建终端区空域模型，确定终端区可用空域范围；(3)构建以降低航空污染物排放、航空噪声影响为目标的终端区进离场航线优化模型，得到最优的航段组合，确定降低环境影响的终端区进离场航线路径。

【技术特征摘要】
1.一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)判断航空污染物排放的生成态势，确定航空器在各飞行高度层下生成污染物的排放指数；(2)构建终端区空域模型，确定终端区可用空域范围；(3)构建以降低航空污染物排放、航空噪声影响为目标的终端区进离场航线优化模型，得到最优的航段组合，确定降低环境影响的终端区进离场航线路径。2.根据权利要求1所述的一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括以下步骤：(1.1)读取历史气象数据信息，统计出终端区内与各个飞行高度对应的大气温度、相对湿度、大气压力；(1.2)根据步骤(1.1)中的统计结果，参照国际民航组织发动机排放数据库提供的污染物参考排放指数，计算出终端区各飞行高度下的污染物非参考排放指数数值。3.根据权利要求2所述的一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法，其特征在于：所述步骤(1.2)中污染物非参考排放指数数值包括：CH＝-19.0×(HR-0.00634)其中，θ为温度比；δ为压力比；HR为湿度比，表示单位质量空气中水的含量；RH为相对湿度；CH为湿度系数；PW为饱和水汽压，T为大气气温，P为大气压力，和分别为氮氧化物、烃化物、一氧化碳的参考排放指数值，EIHC、EICO分别为氮氧化物、烃化物、一氧化碳的非参考排放指数值。4.根据权利要求1或3所述的一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法，其特征在于：所述步骤(2)具体包括以下步骤：(2.1)查阅航行情报汇编，确定终端区边界、进离场点、机场的经纬坐标；(2.2)统计终端区内地面障碍物物理信息、禁行空域地理信息，确定出终端区的可用空域范围。5.根据权利要求4所述的一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法，其特征在于：所述步骤(3)具体包括以下步骤：(3.1)以最少航空污染物排放量、最小航空噪声影响作为优化目标，以终端区进离场航线越障高度、航段转弯角度、绕飞限制区距离作为约束条件建立终端区进离场航线优化模型；(3.2)建立终端区进离场航线优化分段规则，并根据终端区进离场航线优化分段规则在水平面和垂直面内得到航段候选点；(3.3)在步骤(2.2)中确定的终端区可用空域范围内，依据步骤(3.2)中建立的终端区进离场航线优化分段规则，选取NSGA-II算法对步骤(3.1)中建立的终端区进离场航线优化模型进行求解，得到最优的进离场航段组合，即为最优的进离场航线。6.根据权利要求5所述的一种考虑环境影响的终端区进离场航线优化方法，其特征在于：所述步骤(3.1)中的最少航空污染物排放量为：其中，EN为污染物归一化排放量；Em为第m种污染气体排放量；M为污染气体集合，M＝{NOX,CO,HC}；式中，分别为进离场航班f在爬升、下降、平飞时第m种污染气体的排放指数值；A和D分别为进场和离场航班集合；和分别为进离场航班f在爬升、下降和平飞的时间；和分别为进离场航班f在爬升、下降和平飞的燃油流率；航空器在终端区飞行的过程包括了航空器的爬升、下降和平飞，燃油流率表达式如下：

【专利技术属性】
技术研发人员：田勇，殷润泽，万莉莉，叶博嘉，赵志奇，熊婷，高垒，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32