Realistic aircraft trajectory models are useful in the design and validation of air traffic management (ATM) systems. Models of aircraft operated under instrument flight rules (IFR) require capturing the variability inherent in how aircraft follow standard flight procedures. The variability in aircraft behavior varies among flight stages. In this paper, we propose a probabilistic model that can learn the variability from the procedural data and flight tracks collected from radar surveillance data. For each segment, a Gaussian mixture model is used to learn the deviations of aircraft trajectories from their procedures. Given new procedures, we can generate synthetic trajectories by sampling a series of deviations from the trained Gaussian distributions and reconstructing the aircraft trajectory using the deviations and the procedures. We extend this method to capture pairwise correlations between aircraft and show how a pairwise model can be used to generate traffic involving an arbitrary number of aircraft. We demonstrate the proposed models on the arrival tracks and procedures of the John F. Kennedy International Airport. The distributional similarity between the original and the synthetic trajectory dataset was evaluated using the Jensen-Shannon divergence between the empirical distributions of different variables. We also provide qualitative analyses of the synthetic trajectories generated from the models.


翻译:实际飞机轨迹模型在设计和验证空中交通管理系统方面非常有用。下令飞行规则(IFR)下操作飞机的模型需要捕捉飞机遵循标准飞行程序时固有的变异性。飞机行为的变异性在飞行阶段之间变化。在本文中,我们提出了一个概率模型,该模型可以从雷达监测数据收集的程序数据和飞行轨迹中学习变异性。对于每个段,高斯混合模型用于学习飞机轨迹与其程序的偏差。给定新的程序,我们可以通过从训练的高斯分布中采样一系列偏差,然后使用偏差和程序重新构建飞机轨迹来生成合成轨迹。我们将此方法扩展到捕获飞机之间的成对相关性,并展示了如何使用成对模型生成涉及任意数量飞机的交通流。我们在约翰·肯尼迪国际机场的到达轨迹和程序上演示了所提出的模型。使用不同变量的经验分布之间的Jensen-Shannon散度评估了原始和合成轨迹数据集之间的分布相似性。我们还提供了所生成模型的合成轨迹的定性分析。

0
下载
关闭预览

相关内容

ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
【CIKM2020】神经逻辑推理,Neural Logic Reasoning
专知会员服务
50+阅读 · 2020年8月25日
【ICLR-2020】网络反卷积,NETWORK DECONVOLUTION
专知会员服务
38+阅读 · 2020年2月21日
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Adaptive Synthetic Characters for Military Training
Arxiv
46+阅读 · 2021年1月6日
VIP会员
相关资讯
征稿 | International Joint Conference on Knowledge Graphs (IJCKG)
开放知识图谱
2+阅读 · 2022年5月20日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
深度自进化聚类:Deep Self-Evolution Clustering
我爱读PAMI
15+阅读 · 2019年4月13日
逆强化学习-学习人先验的动机
CreateAMind
15+阅读 · 2019年1月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
17+阅读 · 2018年12月24日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
4+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员