一种改进的基于意图挖掘的航迹预测

焦卫东++杨东玲++朱丽++杨丽萍

摘要： 意图推断和航迹预测是提高空中交通容量的重要ATC工具，混合估计算法和意图推断算法相结合的基于意图的预测模型是比较崭新的用于长期航迹预测的算法。本文提出一种改进的基于意图的航迹预测算法。使用高分辨率聚类挖掘ADS-B历史航迹数据得到一条典型航迹，将典型航迹而不是传统的计划航迹用于提取意图信息，再与IMM算法结合完成航迹的预测。使用新疆地区真实的ADS-B历史航迹数据验证本文提出的算法的预测性能，仿真结果显示改进的预测算法具有更好的预测性能。

Abstract： Intent inference and trajectory prediction are important air traffic control （ATC） tools for enhanced air traffic capacity. The prediction model based on intention combined by hybrid estimation algorithm and intention inference algorithm is a new algorithm， which can be used to make long-term trajectory prediction. In this paper， an improved trajectory prediction algorithm based on intention is proposed. High-resolution clustering is used for mining historical ADS-B track data in order to obtain a typical trajectory. The typical trajectory is used for extract the intent information instead of the flight plan path. Then the intent information is combined with IMM algorithm to complete the prediction of the trajectory. The prediction performance of the proposed algorithm is tested using real ADS-B data from Xinjiang ATM Bureau. The simulation results show that the improved algorithm has a better prediction performance.

关键词： 高分辨率聚类；典型航迹；IMM算法；航迹预测

Key words： high resolution clustering；typical trajectory；IMM algorithm；trajectory prediction

中图分类号：V328.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）21-0092-06

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近年来空中交通密度快速增长，空中交通管制ATC（Air Traffic Control）的目标就是安全、有效的管理运行在全国空域系统中的航空器流量。为了达到这个目标，基于航迹预测算法的决策支持工具被不断研究和开发，因为交通咨询通告依赖航空器未来的航迹。通常，在这种集成系统环境下，飞行员和地面管制员共同决定航空器的未来航迹，一旦意图明确，航空器必须遵照这个意图飞行[1]。

大量的研究被投入到实现航迹预测中，航迹预测方法可被分为类：常规的预测方法、最坏情况的预测方法、概率型预测方法[2]。常规的航迹预测方法根据飞行计划给出未来航空器位置，这种方法没有考虑到航空器未来运行的不确定性，因此精确度会随着预测长度增加而降低或者预测的时间增大。……