[發明專利]一種基于蟻群算法的連續下降進近的航空器噪聲優化方法

有效

• 申請號: 201710227711.6
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN106875756B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 葉博嘉;華一霏;李文博;楊鋮;王釗輝;田勇;萬莉莉;李杰
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G06F17/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種基于蟻群算法的連續下降進近的航空器噪聲優化方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟1，選取噪聲敏感點，搜集本場標準儀表進場和PBN進近程序，使用高度加權的方法，粗選整體噪聲影響最小的進近程序作為噪聲最優CDA基本進近程序；

所述步驟1的詳細內容是：

步驟11，根據所選機場周邊布局，確定地面噪聲敏感點，假設噪聲敏感點為I_i＝{(x_i,y_i)|i＝1,2，…，n}，在進近程序平面投影圖中，航跡轉彎點將一條以進場點為起點，以ILS為終點的完整航跡分解為各個直線航段，作I_i到其最近航段的非延長線垂線，垂點記為Q_i,L_i＝I_iQ_i；

步驟12，在航行資料匯編AIP的航路部分中查找搜集本場標準儀表進場和PBN進近程序，假設進場點A的高度為h_a，機場場面高度為h_f,將h_a-h_f等分為N段，從低到高設置高度權值1～N，設Q_i所在的高度權值為λ_i；

步驟13，針對所有可得標準儀表進場和PBN進近程序，所對應的進近航跡即為噪聲最小航跡，即距離敏感點整體位置最遠航跡，以此基本進近程序作為噪聲優化的PBN進近參考程序；

步驟2，分析航空器連續進近下降飛行過程，梳理航空器構型變化對各類性能參數的影響，以PBN進近參考程序為基礎，構建連續下降進近標稱航跡運控模型，通過歷史航跡數據和氣象數據對航跡模型進行校正；

步驟3，分析PBN進近參考程序，確定航空器連續下降過程中受到的約束條件，劃設噪聲優化過渡空間和噪聲優化進近空間，以得到不同航空器狀態對應的可選四維CDA航跡搜索庫；

步驟4，梳理影響航空器進近階段噪聲的各類因素，以航空器在進近過程中的噪聲最小為目標，建立航空器連續下降進近噪聲優化模型；噪聲優化以半經驗法為導向，基于噪聲-功率-距離數據庫，采用數據插值法和擬合法整理噪聲數據，并結合航段分割法，枚舉得出對應不同航空器機型、不同運行狀態、不同氣象條件下的最優下降進近航跡；

所述步驟4的具體內容是：

步驟41，根據航跡的轉彎點和航空器推力的突變情況，將航跡分為k段，定義轉彎點和推力突變點為關鍵點M_j＝{(x_j,y_j)|j＝1,2,…,k-1}，固定第j條航段的功率為P_j；假設航段S_j＝(s_1j,s_2j)，其中s_1j和s_2j分別為S_j的起點和終點；噪聲敏感點I_i與S_j或其延長線的垂直交點為S_pij，定義q＝(s_1j,p_pij),d_1j＝(I_i,s_1j),d_2j＝(I_i,s_2j),d_pj＝(I_i,s_pij)；則噪聲敏感點到S_j的距離為：

其中，S_j的起點s_1j的空間坐標為(x_1j，y_1j，z_1j)，S_j的終點s_2j的空間坐標為(x_2j，y_2j，z_2j)，垂直交點s_pij的空間坐標為(x_pij，y_pij，z_pij)；

步驟42，在固定飛機發動機設定下建立距離和噪聲值的關系散點圖，并對其進行回歸分析，并擬合出回歸方程若計算所得推力不在噪聲-功率-距離數據庫中，則采用插值公式求得相應的數據；

步驟43，依據SAE-AIR-1845和ECAC.CEAC-Doc29中計算聲音暴露級SEL的模型，對以上所得理想噪聲值進行修正；

步驟44，總航段對I_i的噪聲影響值為：N＝N₁+N₂+N₃，N₁、N₂、N₃分別代表日間、傍晚、夜間的飛行加次數，式中代表一架飛機在第j條航段上飛行時對I_i的等效連續感覺噪聲級；在噪聲單事件計算基礎上，計算單條CDA航跡總航段累計噪聲，使用蟻群算法，在各條可選CDA航跡累計噪聲值中求解噪聲最小目標函數。