Approximation von Windkomponenten in der Luftfahrt durch lineare Interpolation

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:0297-zib-71570
  • Das Wind-Interpolation-Problem (WIP) ist ein bisher selten diskutiertes Problem der Flugplanungsoptimierung, bei dem es darum geht, Wind-Komponenten auf einer Luftstraße zu approximieren. Anhand von Winddaten, die vektoriell an den Gitterpunkten eines den Globus umspannenden Gitters vorliegen, soll bestimmt werden, wie viel Wind entlang der Luftstraße und quer zu ihr weht. Thema dieser Arbeit ist ein Spezialfall des WIP, nämlich das statische WIP auf einer Planfläche (SWIPP). Dazu wird zuerst ein Algorithmus besprochen, der das SWIPP zwar löst, aber einem Ansatz zugrunde liegt, der bei genauerem Hinsehen nicht sinnvoll erscheint: hier wird Wind zwischen vier Punkten interpoliert, wozu es keine triviale Methode gibt. Ähnlich zu diesem Algorithmus, der heute als State-of-the-Art gilt, wird als Ergebnis dieser Arbeit ein neuer Algorithmus vorgestellt, der das SWIPP akkurater und schneller löst. Hier wird deutlich seltener auf die Interpolation zwischen vier Punkten zurückgegriffen - stattdessen wird fast immer linear zwischen zwei Punkten interpoliert. Die Algorithmen zum Lösen des SWIPP werden auf ihre Genauigkeit, asymptotische Laufzeit und Geschwindigkeit untersucht und verglichen. Als Testareal dienen zum einen echte Wetterdaten sowie das Luftstraßennetz, das die Erde umspannt, und zum anderen ein eigens generiertes Windfeld und fiktive Luftstraßen. Es wird gezeigt, dass der hier vorgestellte Algorithmus die State-of-the-Art-Variante in allen genannten Aspekten übertrifft.
Metadaten
Author:Leo Vornberger
Document Type:Bachelor's Thesis
MSC-Classification:90-XX OPERATIONS RESEARCH, MATHEMATICAL PROGRAMMING
Granting Institution:Freie Universität Berlin
Advisor:Ralf Borndörfer, Thorsten Koch
Year of first publication:2018
Pagenumber:49