Page 37 - 民航空管信息化建设研究

第二章 民航空中交管信息化建设

提出了惩罚加权 K-means 聚类算法与粒子群优化算法以实现模型快速求解。2018
年，慕尼黑工业大学（Technical University of Munich，TUM）的 Fadhil 基于地理
信息系统（GIS），对 UAM 垂直起降机场布局进行了研究。结合供需标准，采

用加权线性组合与层次分析法分析评估了 UAM 垂直起降机场的最佳布局地点，
并针对洛杉矶和慕尼黑地区，提出了多种 UAM 地面基础设施设计方案。此外，
根据停机位、航站楼与起降场面布局的不同，Fadhil 还提出了垂直起降机场的三

种设计概念：垂直起降站（Vertistop）、垂直起降场（Vertiport）、垂直起降中
心（Vertihub）。GT 的 Daskilewicz 等主要以旧金山与洛杉矶为例，基于人口普
查数据，计算 UAM 出行需求与通勤时间，并以相较于汽车通勤时间的减少量最
大化为目标函数，利用整数线性规划进行模型求解，最终得到了旧金山与洛杉矶
垂直起降机场的最佳分布位置与 eVTOL 通勤潜在出行次数。NASA 的 Kohlman

等建立了一个系统级 UAM 机场网络模型，该模型可用于估计：满足需求所需航
空器数量、给定时间空中交通量以及航空器着陆徘徊所需等待时间等参数。此外，
Kohl-man 等还对 UAM 航空器的能源动力系统做出了初步研究与探索，结果表明

混合动力航空器相较于纯电力航空器在运行成本、系统重量等方面具有更大的优
势。2019 年，MIT 的 Vascik 和 John 提出了 4 种拓扑类型的垂直起降机场设计概
念，并利用整数规划方法研究不同运营参数下垂直起降机场的运力与容量。GT
的 Yilmaz 等从能量消耗和着陆精度两方面探讨了在大气湍流条件下 eVTOL 航

空器的垂直进近运行，通过构建动力学仿真环境，建立 eVTOL 自动飞行控制模
型来估计着陆精度，研究结果表明，在不同近剖面和天气条件下，eVTOL 着陆
精度误差呈椭圆形概率分布。美国航空航天系统设计实验室（Aerospace Systems
Design Laboratory）考虑 VTOL 航空器目前存在噪音过大、效率低下等问题，提

出了更容易投入运营的 STOL 航空器起降机场选址方法，并分析了气象（尤其是
风）与障碍物对机场布局选址的影响。
（二）通信导航监视
通信导航监视能力是 UAM 有效运行的重要支撑，目前 NASA 格伦研究中心

正在研究先进通用、可靠安全且经济实惠的 CNS 系统，以适用于任何环境下的
UAS 运行。
2016 年，Uber 在描绘未来城市空中交通系统时，提出要开发未来空中导航
系统（Future Air Navigation Systems，FANS），如管制员与飞行员的数据链路通

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