Метод багатокритеріального розв’язання конфліктної ситуації між двома повітряними суднами у тривимірному просторі на основі динамічного програмування

Анотація

Мета: Глобальні тенденції зростання інтенсивності повітряного руху обумовлюють збільшення кількості конфліктних ситуацій між повітряними судами. Актуальною проблемою є розробка нових методів розв’язання конфліктних ситуацій, які повинні забезпечувати синтез безконфліктних траєкторій у тривимірному просторі у відповідності до різних критеріїв ефективності польотів. Методи: Розроблено метод багатокритеріального розв’язання конфліктної ситуації між двома повітряними суднами із застосуванням маневрування зміною курсу, швидкості та висоти польоту. Описаний метод на основі динамічного програмування забезпечує синтез оптимальної безконфліктної траєкторії відповідно до критеріїв регулярності, економічності польотів та складності маневрування. Наведено рівняння багатокритеріального динамічного програмування для визначення множини Парето-оптимальних оцінок безконфліктних траєкторій у неперервній та дискретній формі. Синтез Парето-оптимальних безконфліктних траєкторій здійснюється із застосуванням прямої процедури дискретного багатокритеріального динамічного програмування. Моделювання траєкторій польоту виконується із використанням спеціальної моделі керованого руху повітряного судна. Вибір оптимальної безконфліктної траєкторії з множини Парето-оптимальних виконується із застосуванням згортки критеріїв оптимальності. В рамках методу визначено наступні процедури: прогнозування порушень мінімумів ешелонування; дискретизації станів та керувань, інтерполяції оцінок ефективності траєкторій за встановленими критеріями оптимальності. Результати: Дослідження запропонованого методу виконано шляхом комп’ютерного моделювання, результати якого показали, що розрахована оптимальна безконфліктна траєкторія забезпечує усунення конфліктної ситуації та відповідає встановленим критеріям оптимальності. Обговорення: Основними перевагами методу є: застосування маневрів по зміні курсу, швидкості та висоти польоту для усунення конфлікту; багатокритеріальна оптимізація безконфліктних траєкторій; застосування динамічного програмування, що підвищує обчислювальну ефективність. Запропонований метод може бути використаний при розробці засобів розв’язання конфліктних ситуацій для автоматизованих систем управління повітряним рухом.