通用航空飞行计划评估与优化技术研究

The opening-up of the low-altitude airspace in China will help spur General Aviation (GA) industry in the country. It is a high priority to improve the GA operation administration system related, interalia, to safety management. Filing and adhering to flight plans are critical for GA’s operational safety. However, due to the special conditions in China, well established procedures of, neither commercial aviation nor GA in foreign countries, are suitable to be adopted. Therefore, it is necessary to prompt the research on the development of the flight plan evaluation and optimization for GA operating in China, which includes establishing the GA flight plan evaluation models, investigating flight error tolerated evaluation and optimization methods for GA flight plan and flight safety assessment methods for a multi-flight low-altitude airspace. Moreover, a prototype of flight plan evaluation and optimization system will also be developed. The proposed research on flight plan evaluation and optimization will provide benefit both to the amateur GA pilots of professional flight planning with safety and efficiency, and to the GA administration of decision-making support in flight plan approval and airspace safety assessment. Efforts also offer a promising prospect of operation safety and efficiency enhancement for GA and forwarding of research on free flight and other future operation concepts.

随着我国低空空域逐步开放，通用航空产业未来将蓬勃发展。完善现有通用航空运行管理体系，提升运行安全保障水平是亟待解决的问题。飞行计划是通航运行管理中的关键环节，我国通航飞行计划评估与优化存在其特殊性，无法照搬运输航空或国外通航的现有模式。本项目围绕此问题开展研究工作，主要包括建立通用航空飞行计划评估模型，提出面向飞行操作容差的通用航空飞行计划评估与优化技术，研究多飞行活动空域飞行安全性评估，并研制通航飞行计划评估与优化系统原理样机。提供专业级飞行计划评估结果与优化建议，协助非航空专业通航用户规划安全、高效的飞行路径；为通航运行管理单位提供飞行计划审核、空域飞行安全态势评估的决策支持手段，提升我国通用航空运行安全保障技术水平与运行效率。项目成果也可推动自由飞行等未来运行概念的研究。

近年来，我国陆续出台一系列政策促进通用航空产业发展。通用航空作为中国民航的两翼之一，正在迎来新一轮快速发展机遇。通用航空运行涉及领域众多，任务类型各异，运行环境复杂多变，飞行器种类、性能差距较大。这些客观因素对通用航空运行管理与保障提出巨大挑战。作为通航运行管理的关键环节，制定并评估一份完整细致的飞行计划，可以保障飞行安全，为运行用户、管理者提供客观决策依据。对通用航空飞行计划的评估与优化直接关系到通航飞行任务能否在满足预期要求下安全、高效完成。.项目从通用航空飞行计划评估模型、评估技术、优化技术和原理样机四个方面开展研究工作。针对通用航空飞行计划任务特点，结合不同飞行任务的目标、要求与我国通用实际发展现状，建立了通用航空飞行计划评估模型，形成了相应研究报告。针对通用航空运行用户视角，分别提出了面向飞行任务的通用航空飞行计划表征方法、基于操作容差的通航飞行计划符合度评估方法、基于动态扩展蚁巢模型的通航报告位置预测算方法；针对通用航空运行空域管理者视角，提出了基于势场的通航飞行计划安全性评估方法、基于时间容差的通航飞行计划安全性评估方法。针对影响通用航空飞行安全的地形与天气因素研究了通航飞行计划路径优化技术：三维空间下基于地形数据的通航飞行计划路径优化、利用概率气象信息的通航飞行计划优化、基于气象高度区间概率分布的通航飞行计划优化方法。设计并实现了“通用航空飞行计划评估与优化”原理样机，系统具备飞行计划解析、处理、评估、优化、可视化、GIS操作等功能。.项目按研究计划执行，已实现预期研究目标。并对部分成果进一步拓展了应用前景，使其可适用于无人机运行管理、运输航空运行安全管理等相关领域。