Методы теории компромиссных игр в задачах управления воздушным движением
Диссертация
Математическое и компьютерное моделирование — высокоэффективный и относительно низкозатратный метод исследования сложных систем. Особую важность средства и методы математического и компьютерного моделирование приобретают при исследовании таких сложных систем, для которых проведение натурного эксперимента является трудоемкой и дорогостоящей задачей. К таким сложным системам относятся системы ОрВД… Читать ещё >
Содержание
- Обозначения
- 1. Концепция ОрВД
- 1. 1. Введение
- 1. 2. Требования к разрабатываемым ОрВД
- 1. 2. 1. Роль человеческого фактора
- 1. 2. 2. Понятие авиационной безопасности
- 1. 2. 3. Оценка и анализ авиационной безопасности
- 1. 2. 4. Глобальный аэронавигационный план
- 1. 2. 5. Особенности разработки современных систем ОрВД
- 1. 3. Разрешение конфликтов и оптимизация трафика в распределенных системах как задачи интеллектного управления
- 1. 3. 1. Концепция свободного полёта
- 1. 3. 2. Использование регулярной сетки
- 1. 4. Комплексы имитационного моделирования
- 2. Модель организации воздушного движения на основе теории компромиссных игр
- 2. 1. Обзор
- 2. 2. БОТ — вопросы теории
- 2. 2. 1. Социальная составляющая функции полезности
- 2. 2. 2. Теория компромиссных игр
- 2. 3. Построение модели системы ОрВД на базе ЭОТ
- 2. 3. 1. Существующие схемы разрешения конфликтов
- 2. 4. Формирование функции преимуществ ВС
- 2. 5. Формирование функции рисков ВС
- 2. 5. 1. Потенциальный конфликт типа столкновение
- 2. 5. 2. Потенциальный конфликт типа опасное сближение
- 2. 5. 3. Потенциальный конфликт типа пересечение вихревого следа
- 2. 6. Модель системы ОрВД на основе БвТ-подхода
- 3. Моделирование вихревых следов
- 3. 1. Значимость вихрей для работы систем УВД
- 3. 2. Воздействие вихревого следа на полет ВС
- 3. 2. 1. Стандарты разделения ВС для обеспечения вихревой безопасности
- 3. 3. Классификация ВС по создаваемой турбулентности
- 3. 3. 1. Формирование единых стандартов обеспечения вихревой безопасности
- 3. 4. Физика явления
- 3. 4. 1. Существующие вихревые модели
- 3. 4. 2. Эволюция вихрей
- 3. 4. 3. Затухание вихрей
- 3. 4. 4. Влияние атмосферных условий на образование и эволюцию вихрей
- 3. 5. Существующие методы обнаружения вихревых возмущений
- 3. 5. 1. УшсШпе
- 3. 5. 2. ЬГОАЯ
- 3. 5. 3. 800АЯ
- 3. 6. Существующие методы прогнозирования вихревых возмущений
- 3. 6. 1. Вероятностная модель с двухфазным затуханием (Р2Р)
- 3. 6. 2. Система прогнозирования вихревых возмущений (УББ)
- 3. 6. 3. Выводы
- 3. 7. Эллипсоидальная модель вихревого следа
- 3. 7. 1. Оценка формы и размеров вихревого эллипсоида
- 3. 7. 2. Оценка местоположения вихревого эллипсоида
- 3. 7. 3. Примеры расчета вихревых характеристик для различных типов ВС
- 4. 1. Обзор основных исследований в области моделирования оптимальных траекторий ВС
- 4. 2. Типы конфликтных ситуаций
- 4. 3. Численный метод расчета оптимальной траектории изменения высоты
- 4. 4. Задача выбора оптимального управления ВС при условии избегания конфликтов
- 4. 4. 1. Постановка задачи в горизонтальной плоскости для нескольких ВС
- 4. 4. 2. Допущения и ограничения
- 4. 4. 3. Алгоритм предотвращения конфликтов ВС
- 4. 4. 4. Оценка эффективности алгоритма
- 4. 4. 5. Апробация алгоритма
- 4. 4. 6. Возможные улучшения и модификации
- 5. 1. Допущения и ограничения
- 5. 1. 1. Определение множества допустимых направлений движения ВС
- 5. 1. 2. Условия достижения точки назначения
- 5. 2. Возможности среды моделирования
- 5. 3. Программный комплекс численного моделирования
- 5. 3. 1. Структура комплекса
- 5. 3. 2. Требования к автоматизированному рабочему месту
- 5. 3. 3. Настройки программного комплекса
- 5. 3. 4. Методика фиксирования конфликтов
- 5. 4. Показатели оценки работы системы
- 5. 5. Использование тестовых сценариев
- 5. 6. Результаты моделирования
- 5. 6. 1. Сценарий встречного движения
- 5. 6. 2. Сценарий общей точки пересечения
- 5. 6. 3. Сценарий пересекающихся потоков
- 5. 6. 4. Сценарий случайного расположения
- 5. 6. 5. Выводы
Список литературы
- About Sodar. Atmospheric Research & Technology, LLC, 2006−03−10. http://www.sodar.com/aboutsodar.htm. Retrieved 2007−05−08.
- Agnew P., Hoad D. Climatology study of world airports in the context of wake vortex behavior classes, Proceedings 10th Conference on Aviation, Range and Aerospace Meteorology, Portland, 2002.
- Archibald J.K., Hill J.C., Jepsen N.A., Stirling W.C., Frost R.L. A Satiscing Approach to Aircraft Conflict Resolution, volume 38. Cambridge University Press, New York, USA, July 2008.
- Astegiani G., Casanova D., Van Engelen J., Isambert E., Treve V. АТС-Wake Report for WP1000 System Requirements, АТС-Wake Dl5, 2003.
- Barbaresco F., Wasselin J.P., Jeantet A., Meier U. Wake vortex monitoring and profiling by Doppler X-band radar in all weather conditions // Eurocontrol Innovative Research Group, 2007.
- Bellomi F., Bonato R., Nanni V., Tedeschi A. Satisficing Game Theory for distributed conflict resolution and traffic optimisation: a simulation tool and experimental results // Eurocontrol Innovative Research Workshop, 2007.
- Bicchi A., Pallottino L. On optimal cooperative conflict resolution for air traffic management systems // IEEE Trans, on Intelligent Transportation Systems, vol. 1, no. 4, pp. 221−232, December 2000.
- Blom H., Bakker В., et al. Collision Risk Modeling Of Air Traffic. Final Report for HYBRIDGE Project, NLR, 2003.
- Bobylev A., Vyshinsky V., Soudakov G., Yaroshevsky V. Aircraft vortex wake and flight safety // Concepts and technologies of Air Traffic Management, 2nd International Workshop, Zhukovsky, Russia, August 19−21, 2009.
- O.Boeing. Statistical summary of commercial jet airplane accidents (Worldwide operations 1959−2001), www.boeing.com, 2002.
- Crow S.C. Stability Theory for a Pair of Trailing Vortices in a Turbulent Atmosphere // AIAA Journal, 1970, Vol. 8, No. 12.
- A.de Bruin A., Speijker L, Moet H., Krag В., Luckner R., Mason S. S-Wake, Assessment of wake vortex safety, NLR Technical report 2003−243, 76pp, 2003.
- Devenport W.J., Rife M.C., Liapis S.I., Follin G.J. The structure and development of a wing-tip vortex // Journal of Fluid Mechanics 312: 67−106, 1996.
- Dugail D., Feron E., Bilimoria K. Stability of intersecting aircraft flows using heading change maneuvers for conflict avoidance // Proc. of the American Control Conference, Anchorage, AK, May 2002, pp. 760−766.
- FAA 2010. «FAA Pilot/Controller Glossary (P/CG») http://www.faa.gov/airtraffic/publications/ATPubs/PCG
- FAA/Eurocontrol Action Plan 14 Wake vortices, June 2003.
- Falkov E. Some new applications in ATM based on VDL-4 // Российско-европейский семинар ASTEC'07 «Концепции и технологии ОрВД». М.: ЦАГИ, 2007.-С. 35.
- Gerz Т., Ehret T. Wake dynamics and exhaust distribution behind cruising aircraft, AGARD CP 584, 1996.2A. Gerz Т., Holzaepfel F., Darracq D. Commercial Aircraft Wake Vortices. Progress in Aerospace Sciences, Vol. 38, No. 3, pp. 181−208, 2002.
- Haynie R. An Investigation Of Capacity And Safety In Near-Terminal Airspace For Guiding Information Technology Adoption. George Mason University dissertation, George Mason University, 2002.
- Hinton D., Charnock J., Bagwell D. Design of an aircraft vortex spacing system for airport capacity improvement, AIAA, January 2000.
- Holzapfel F, Hofbauer T., Darracq D., Moet H., Gamier F., Ferreira Gago C. Analysis of wake vortex decay mechanisms in the atmosphere, Aerospace Science Technology Vol. 7, 263−275, 2003.
- Holzapfel F., Gerz T., Freeh M, Dornbrack A. Wake vortices in a convective boundary layer and their influence on following aircraft, Journal of Aircraft Vol. 37, 1001−1007, 2000.
- Huppertz G., Zurheide F., Schroder W. Investigation of vortex-wake/engine-jet interaction in the near wake of a swept wing // Institute of Aerodynamics, RWTH Aachen, 2005.
- Hwang I., Tomlin C. Protocol-based conflict resolution for finite information horizon // Proc. of the American Control Conference, vol. 1, Anchorage, AK, May 2002, pp. 748−753.45.1С AO Doc 9156
- ICAO Doc. 8168-OPS/611 «Procedures for Air Navigation Services, Aircraft Operations»
- ICAO STA/10-WP/23 Десятое специализированное совещание по статистике, Монреаль, 23−27 ноября 2009 года.
- IFALPA. Implementation of Reduced Vertical Separation Minima in the CAR/SAM Regions Flight Crew Information Notice. Safety Bulletin, No. 05SAB009, 2005. fh
- Irvine R., Hering H. Systematic air traffic management in a regular lattice // 7 USA/Europe ATM 2007 R&D Seminar.
- Jackson W., Yaras М., Harvey J., Winckelmans G., Fournier G., Belotserkovsky A. Wake vortex prediction An overview, Phase 6 and Project final report, P13629E, 2001.
- Jacquin L., Fabre D., Geffroy P., Coustols E. The properties of a transport aircraft wake in the extended near field: an experimental study, AIAA Conference proceedings 2001−1038, 41 pp, 2001.
- Johnson F. R., Hill J. C., Archibald J. K., Frost R. L., Stirling W. C. A satisficing approach to free flight // Proc. of Int. Conf. on Networking, Sensing and Control, 2005. IEEE, March 2005, pp. 123−128.
- Kim O’Neil VDL Mode 4: Implementing ADS-B. // Advanced Aviation Technology Ltd. http://www.aatl.net/publications/implementingADS-B.htm
- Kopp F., Rahm S., Smalikho I. Characterisation of aircraft wake vortices by 2-pm pulsed Doppler lidar, Journal of Atmospheric Oceanic Technology, Vol. 21, 2004.
- Kos J., Blom H., et al. Probabilistic Wake Vortex Induced Accident Risk Assessment, 3rd FAA/Eurocontrol R&D Conference, Naples, Italy, 2000.
- Kosecka J., Tomlin C., Pappas G., Sastry S. 2 1/2 D conflict resolution maneuvers for ATMS // Proc. of IEEE Conf. on Decision and Control, vol. 3, Tampa, FL, December 1998, pp. 2650−2655.
- Krozel J., Peters M., Bilimoria K. D., Lee C., Mitchell J. S. B. System performance characteristics of centralized and decentralized air traffic separation strategies // 4th USA/Europe Air Traffic Management R&D Seminar, Santa Fe, NM, December 2001.
- Kuchar J.К., Yang L.C. A review of Conflict Detection and Resolution Modeling Methods // IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems. 2000. -V.l, № 4. — P. 179−189.
- Nilsson J. ADS-B Implementation in Sweden and in the World // Российско-европейский семинар «Концепции и технологии ОрВД». -М.: ЦАГИ, 2007.
- Nordwall B.D. Free Flight: АТС model for the next 50 years // Aviation Week and Space Technology. 1995. — V. 143, № 5. — P. 38−39.
- Paielli R. A., Erzberger H. Conflict probability estimation for free flight // Journal of Guidance, Control, and Dynamics, vol. 20, no. 3, pp. 588−596, May-June 1997.
- Proctor F.H. The NASA Langley wake vortex modeling effort in support of an operational aircraft spacing system, AIAA Conference proceedings 98−0589, 1998
- Reich P.G. Analysis of Long-Range Air Traffic Systems, Separation Standards-I. Journal of Navigation, Vol. 19, 1966.
- Resmerita S., Heymann M., Meyer G. A framework for conflict resolution in air traffic management // Proc. of IEEE Conf. on Decision and Control, vol. 2, Maui, Hawaii, December 2003, pp. 2035−2040.
- Risso F., Corjon A., Stoessel A. Direct numerical simulations of wake vortices in intense homogeneous turbulence, AIAA Journal Vol. 35, 1030−1040, 1997.
- Robbins R.E., Delisi D.P. Numerical study of vertical shear and stratification effects on the evolution of a vortex pair, AIAA Journal Vol. 28, 661−669, 1990.
- Ros sow V.J. Lift generated vortex wakes of subsonic transport aircraft, Prog. Aerosp. Sci. 35, 507−660, 1999.
- Speijker L. S-Wake Final report for WP4 Probabilistic safety assessment, NLR Technical report 2003−248, 2003.
- Stirling W. C. Social utility functions part I: theory // IEEE Trans, on Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, vol. 35, no. 4, pp. 522 532, November 2005.
- Stirling W. С., Frost R. L. Social utility functions part II: applications // IEEE Trans, on Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, vol. 35, no. 4, pp. 533−543, November 2005.
- Xie R., Shortle J., Choroba P. Quantitatively estimating wake vortex safety using P2P model, 6th USA/EUROPE ATM R&D seminar proceedings.
- Zak J. A. 2003. Atmospheric Boundary layer sensors for application in a wake vortex advisory system, NASA/ CR 2003 212 175, April 2003.
- Авиаглобус. 2007. — № 6 (98). — С. 18−19.
- Ананий В., Левитин Глава 6. Метод преобразования: Пирамиды и пирамидальная сортировка // Алгоритмы: введение в разработку и анализ: Introduction to The Design and Analysis of Aigorithms. — M.: «Вильяме», 2006. — С. 275−284. — ISBN 5−8459−0987−2.
- Анодина ТТ., Мокшанов В. И. Моделирование процессов в системе управления воздушным движением. М.: Радио и связь, 1993. — 264 С.:ил.
- Большее А.И., Чепелъ Е. В. Создание комплекса средств АЗН-В на базе технологии режима «S» вторичной радиолокации // Российско-европейский семинар ASTEC'07 «Концепции и технологии ОрВД». М.: ЦАГИ, 2007. -С. 13−14.
- Брайсон А. Е., Десаи М. Н., Хоффман B.C. Применение энергетического метода для оптимизации летных характеристик сверхзвукового самолета // Воздушный транспорт № 20, реф. 143, 1969.
- Бюшгенс Г. С. Полная автоматизация управления самолетами к XXI веку // Техника воздушного флота. 1993. — № 1.
- Васильев С.Н., Жерлов А. К., Федосов Е. А., Федунов Б. Е. Интеллектное управление динамическими системами. М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2000. — 352 с.
- Величенко В.В., Валуев A.M., Зуйков Ю. Г. Интеллектуальный алгоритм выбора маршрута в перспективной системе управления воздушным движением // Интеллектуальные системы. 1996. — Т. 1, вып. 1−4. — С. 101— 108.
- Вишнякова Л.В., Дегтярев О. В., Егорова В. П., Кан A.B. Комплекс имитационного моделирования системы ОрВД РФ // Российско-европейский семинар ASTEC07 «Концепции и технологии ОрВД». М.: ЦАГИ, 2007. -С. 8−9.
- Гайфуллин A.M., Зубцов A.B. Диффузия двух вихрей // Изв. РАН, МЖГ, № 1,С. 126−142, 2004.
- Горошко Е. Операционные системы реального времени http://www.qnxclub.net/files/articles/rtos/rtos.html
- Гревцов Н.М., Давидсон Б. Х., Каргопольцев A.B., Суханов В. Л. Глобальный аэронавигационный план ИКАО и новые принципы управления самолетом // Полет. 2009. — вып. ЦАГИ-90. — С. 31−35.
- Давидсон Б.Х., Суханов В. Л., Трофимов С. А. Управление самолетом в перспективной системе аэронавигации // Российско-европейский семинар ASTEC07 «Концепции и технологии ОрВД». -М.: ЦАГИ, 2007. С. 6.
- Доорн Я., Янг Д. Дорога к перспективной концепции ОрВД в Европе // Российско-европейский семинар ASTEC'07 «Концепции и технологии ОрВД». М.: ЦАГИ, 2007. — С. 4.
- Илларионов A.B., Пашинцев В. П. Качественный анализ семейства оптимальных траекторий в задаче полета самолета на максимальную дальность. Труды ЦАГИ, 1974, вып. 1991.
- Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р., Штайн К. Алгоритмы: построение и анализ Под ред. И. В. Красикова. — 2-е изд. — М.: Вильяме, 2005. — С. 182 188. — ISBN 5−8459−0857−4
- Крыжановский Г. А. Теоретические вопросы управления воздушным движением. Учебное пособие. Часть I. Ленинград.: Ордена Ленина академия гражданской авиации, 1976. — 88 С.: ил. — Часть II. — Ленинград.: ОЛАГА, 1977.-90 С.: ил.
- Куржанский А.Б. Задачи динамики и управления для гибридных систем // Нелинейный динамический анализ-2007: Тезисы докладов международного конгресса. СПб., 2007. — С. 10.
- Монин А. С., Яглом А. М. Статистическая гидромеханика, ч. 1−2. М., 1965−67- Турбулентность в свободной атмосфере, 2 изд. Л., 1976.
- Организация воздушного движения. Doc. 4444 ATM/501, изд. 15-ое ИКАО, 2007. -468 с.
- Пятко С.Г. Перспективные системы УВД России // Российско-европейский семинар ASTEC'07 «Концепции и технологии ОрВД». М.: ЦАГИ, 2007. — С. 7.
- Петросян Л.А. Смешанные стратегии в дифференциальных играх // Дифференциальные многошаговые, бескоалиционные игры, Калинин, 1985. -№ 6.
- Петросян JI.А., Зенкевич H.A., Семина Е. А. Теория игр: Учеб. Пособие для ун-тов М.: Высш. шк., Книжный дом «Университет», 1998 — С. 304.
- Расследование авиационных происшествий и инцидентов, связанных с метеорологическими факторами. Издание третье, переработанное и дополненное. 2009 г. -М.
- Российско-европейский семинар ASTEC'07 «Концепции и технологии ОрВД». М.: ЦАГИ, 2007.
- Соломенцев В.В., Назимов О. Н., Ройзензон А. Л. Основные направления модернизации системы ОрВД // Российско-европейский семинар ASTEC'07 «Концепции и технологии ОрВД». М.: ЦАГИ, 2007. — С. 3.
- Фаулер М. Архитектура корпоративных программных приложений. -Москва: издательский дом «Вильяме», 2004 г.
- Федоров Л.П. Некоторые вопросы оптимизации траектории полета дальних самолетов. Труды ЦАГИ, 1973, вып. 1488.
- Федоров Л.П. Приближенные методы оптимизации характеристик участка набора высоты самолета. Труды ЦАГИ, 1987, вып. 2366.
- Федоров Л.П. Расчетное исследование траектории самолета с учетом оптимизации тяги и изменения его массы. Труды ЦАГИ, 1981, вып. 2102.
- Федоров Л.П. Результаты исследований летно-технических характеристик высотных самолетов (1953 1993). Труды ЦАГИ, вып. 2624, 1997.
- Федоров Л.П. Результаты исследований летно-технических характеристик самолетов и беспилотных летательных аппаратов. ЦАГИ, 2008.
- Федотов A.A. Информационные множества в модельных задачах наблюдения за движением самолёта в горизонтальной плоскости // Диссертация на соискание уч. степени к.ф.-м. н. Екатеринбург: Институт математики и механики УрО РАН, 2005.
- Шкадов Л.М., Буханова P.C., Илларионов В. Ф., Плохих В. П. Механика оптимального пространственного движения летательных аппаратов в атмосфере. -М.: Машиностроение, 1972.
- Ярошевский В.А., Бобылев A.B., Гайфуллин A.M., Свириденко Ю. Н. Влияние вихревого следа на динамику полета пассажирского самолета // Полет. 2009. — вып. ЦАГИ-90. — С. 93−99.
- Публикации автора по теме диссертации
- Золотухин В.В., Исаев В. К., Давидсон Б. Х. Некоторые актуальные задачи управления воздушным движением // Труды МФТИ. 2009. — Том 1, № 3-С. 94−114.
- Исаев В. К, Золотухин В. В. Некоторые задачи 20-маневрирования самолета с целью обеспечения вихревой безопасности // Вестник МАИ. -2009. Том 16, № 7. — С. 5−10.
- Золотухин В.В. Моделирование вихревых следов в задачах управления воздушным движением // Программные продукты и системы.-2011. № 1(93).-С. 126−129.
- Золотухин В.В., Исаев В. К. Методы и модели управления воздушным движением. // Проблемы машиностроения. Сборник трудов конференции. Институт машиноведения имени A.A. Благонравова РАН, Москва, 2008, стр. 231 -235.
- Золотухин В.В. Разрешение конфликтов в распределённых системах ОрВД как задача интеллектного управления // Тезисы VII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых. СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. -С.89−90.