基于多维空间的航路利用率

航路利用率表征了空域中航路的利用情况,通过计算航路利用率可以实现对空域资源进行更合理、高效的利用。为了更加准确地计算给定时间段内固定航路的利用率,通过构建抽象的三维空间,提出了一种基于多维空间的航路利用率计算方法。在考虑时间和空间两个角度之间的相互联系有了突破,从时间、航路、高度层三个维度建立航路时空利用率计算模型计算航路时空利用率,结合航路容量利用率,从时间、空间、容量三个角度出发,建立了航路利用率计算模型。最后通过算例分析计算得到某一空域四条航路的利用率。

基于高度层与飞机类型的航路利用率研究

航路利用率表征了空域中航路的利用情况.为了更加准确地计算航路的利用率,针对在航路上不同的高度层对不同类型的飞机具有不同的适用性问题,根据不同高度层和飞机类型的组合情况,从时间、空间、容量三个角度建立了一种基于高度层与飞机类型的航路利用率计算模型.在考虑航路利用率的多维影响因素方面有了突破,通过算例分析计算得到某四条航路的利用率.

多源性能约束的无人机可靠动态航路规划算法

为提高无人机动态航路规划的安全性,提出一种基于机载导航系统实际导航性能和无人机机动性能的多源性能约束的改进A^(*)航路规划算法。分析了无人机航路规划系统架构及约束条件,构建了融合无人机最大允许转弯角、导航系统位置不确定度和最短路径的加权启发函数,实现无人机动态航路规划的多约束适应性,最后进行了仿真分析验证。仿真结果表明:在相同的运行环境下,基于性能约束的改进A^(*)算法所规划航路的安全裕度比传统A^(*)算法提高1.8倍,角度变化百分比降低为传统算法的42.4%,航路规划用时缩短28%,所规划航路的安全裕度和无人机机动性能符合度都得到有效改善。

对陆攻击巡航导弹航路规划评价指标体系设计

针对单一航路规划算法代价函数评价指标有限,规划推荐的最优航路为局部指标最优的问题,根据导弹作战要求和作战环境特点,从飞行安全、突防安全、打击精度要求出发,建立对陆攻击巡航导弹航路规划评价指标体系,定性分析了导弹撞地与落入人文区概率、航迹穿越探测区与拦截区幅度、自控飞行与探测识别精度等具体评价指标,对优化航路规划寻优算法有一定借鉴意义。

基于船舶轨迹数据的几何航路网络建模方法

文中提出了一种基于船舶轨迹数据几何航路网络构建方法,通过选取符合条件的船舶轨迹特征点提取航路点区域,结合轨迹聚类与边界提取构建航路点区域的连接方法,建立几何航路网络.结果表明:该方法能够构建航行水域的几何航路网络.

基于传递熵的空中交通航路网络拥堵传播特性分析

为深入剖析空中交通拥堵态势演变特性,辅助空中交通管制,确保航路网络的高效运行,本文研究空中交通航路网络拥堵传播相关问题。首先,选取交通流量、交通密度和交通汇聚度作为航段拥堵评估指标,建立FCM(Fuzzy C-Means)航段交通拥堵状态评估模型;其次,提出基于传递熵理论的航段拥堵传播模型,并分析拥堵与拥堵传播之间的关联性;然后,建立基于传播指数与显著性面积指标的关键航段识别方法;最后,采用广州区域管制扇区内实测数据检验本文提出方法的有效性。研究结果表明:综合考虑宏观和微观特征的拥堵识别模型能够有效地划分航段的交通状态;拥堵传播受时段和拥堵程度的影响较大,夜间时段,畅通态在拥堵传播中占据主导地位,信息传播量比日间高30%,且信息有效期更长;在白天,高拥堵航段在拥堵传播中占主导地位,其信息传播量约为低拥堵航段的1.2倍,但信息有效期较短;广州高空航路网络的拥堵传播呈现明显的时空差异性,拥堵传播高峰时段主要位于12:00-14:00和18:00-20:00,略早于拥堵高峰期,沪蓉航路等东西向主干航路是拥堵传播的关键航路。这些规律可为空中交通管制单位实施管制措施和优化航路结构等提供理论支持。

考虑航空公司偏好的协同航路分配优化方法

为提高协同决策中管制与航空公司之间的参与,减少航班的延误,提出多目标下的考虑航空公司偏好的航迹时隙分配模型,解决具有多个受限区的航路资源分配问题。该模型以满足容量限制、最小化航班延误及改航的相关成本为效率和公平性目标,将该模型应用于国内某航路实例数据,运用Benders分解算法分析求解模型。结果表明,与传统的地面等待方法相比,航班总延误成本每分钟显著降低6.2%,由于改航分配导致地面延误减少,使航班总延误时间降低了29.3%,这一结果强调,增加改航(除了地面等待)以避免空域受限区的重要性。此外,该模型允许航空公司能够根据自身偏好灵活地选择原计划航线或替代航线,分析航空公司的偏好对个人和系统延误水平的影响。最后,讨论基于不同公平方案下多受限资源分配过程中效率与公平之间的权衡,提出的Min-Max方法相比现有的RBS(Ration-By-Schedule)方法能够使空域运行效率提高5.4%,航空公司公平性提高70.8%。可见,提出的多目标协同航路分配优化方法的有效性,在降低总延误成本的基础上兼顾各航空公司的公平性,是解决协同航路资源分配问题的一种有效方法。

基于需求的城市低空无人机航路网络构建方法

针对城市低空无人机运行需求不断增加的问题,综合考虑城市区域交通需求、空域环境以及无人机性能等限制条件,以最小化网络节点、最大化覆盖需求点和需求量为目标,提出了一种城市低空无人机航路网络构建方法.建立网络节点生成模型和航路网络构建模型;通过改进的greedy算法生成网络节点;结合使用k近邻(k-Nearest Neighbor,K-NN)和Prims算法构建无人机航路网络;选取上海地区物流业务需求量数据进行仿真验证,并运用复杂网络相关指标分析所构建的航路网络性能.结果表明:本文提出的城市低空无人机航路网络构建方法可以同时实现干线和支线航路网络的构建,且干线航路网络实现了网络全连通,还可以结合无人机任务需求设置网络节点实现航路网络灵活规划.

一种基于改进的布谷鸟搜索算法的无人机三维航路规划算法

针对布谷鸟搜索算法收敛速度慢且易陷入局部最优等缺点,对标准布谷鸟搜索算法进行改进,提出一种改进的布谷鸟搜索算法。受其他群智能算法启发,在获取新鸟巢的过程中,通过轮盘赌选择某个鸟巢并在最优解附近进行搜索;以一定概率执行类似狼群算法奔向最优解的操作,较好地平衡了局部和全局搜索能力;最后在弃巢的过程中保留了最优解,提高了算法的搜索效率。四个标准测试函数及无人机三维航路规划的实验结果表明,改进布谷鸟搜索算法在求解精度和鲁棒性方面效果显著,航路规划用时少且更优。

基于航路点搜索法的军用飞行器航路规划

为提高军用飞行器航路规划的效率和对威胁体的适应性,提出一种基于几何原理的、步进搜索的新航路规划方法:航路点搜索法。对禁飞区、雷达和防空武器、高山等地形障碍物进行建模,推导出航路规划时的代价函数。介绍在规划空间内如何选取航路点、使用航路点搜索法在获得的航路点中进行筛选,从而生成航路的过程和原则,并根据代价函数对规划出的航路进行寻优。通过算例对航路点搜索法进行仿真验证,结果表明,该方法简单有效,收敛性好,对威胁体的类型和数量不敏感,具有一定的工程应用价值。

基于西南雷达拼图的航路叠加绘制系统关键技术及其实现

为了满足空管部门提出的将天气信息与航路信息融合的需求,减轻强对流天气发生时管制运行人员的资料查询负担,文章利用C#图像处理技术,搭建了一套叠加西南地区重要航路数据及西南雷达拼图生成融合雷达图形产品的系统,并阐明了航路提取、图像叠加绘制、实时监控西南雷达拼图更新情况、用户界面实现等关键技术。

基于B样条曲线的无人机航路规划算法

提出了一种动态环境中无人机(UAV)航路规划与重规划算法。根据战场中各个已知威胁的位置建立可行点之间的有向图,用Dijkstra算法生成一条由若干直线段连接的参考航路,再利用B样条曲线具有C2连续性、局部性、保凸性以及B样条曲线的曲率变化比较均匀的特点,对规划的参考航路进行修正和验证,使得规划航路对无人机安全可飞。当遇到突然出现的威胁时,可对航路进行局部重规划。

基于潜在冲突的交叉点航路构型研究

航路交叉点的承载能力是决定航路容量的关键因素,而研究交叉点的潜在冲突与航路构型是提高交叉点容量的有效方法。首先根据国内现有几大主要航路构型的运行现状,提出构型存在的主要问题并加以总结。然后建立基于影响航段的交叉航路冲突模型,分别讨论了航路交角、航班流率、安全间隔3方面对平均冲突数的影响。最后比较分流法和降维法两种扩容方法,通过容量模型和数值分析计算,把三维交叉航路降为二维简单交叉航路,把"米"字型航路改为"井"字型航路,验证了降维法更具有可行性。研究表明,"井"字型航路可以增大航路网的现有容量,是提高空域利用率和运行效率的有效方法。

多架无人机的协同攻击航路规划

针对多架无人机协同攻击同一目标问题,提出了一种航路规划方法。首先根据已知的导弹、雷达等威胁的位置,通过Voronoi图建立初始进入航路,并利用B样条曲线修正初始航路产生无人机可飞航路,然后对多架无人机的航路进行协同修正以满足协同攻击要求。最后对无人机的退出航路规划进行了研究分析,并结合具体问题进行了仿真检验。

航路单双向运行理论容量对比研究

民航运输需求的增长,需要空域容量的保障。2013年随着"京昆单向循环大容量通道"的实施,单向航路的研究成为了一个热点,其中一个很具争议性的问题就是单向航路对于容量的提升是否有显著效果。本研究从航路容量定义出发,考虑安全间隔、交叉点的影响、终端区的影响,建立了航路运行容量模型。采用实际数值,对比计算了"京昆大容量通道"单向运行与混合运行容量值,并对结果进行比较分析,为目前正在实施的航路网规划调整提供了理论依据。

面向真实地形的水下航行器三维航路规划方法

针对目前水下航行器航路规划结果适用性不强的问题,提出一种基于改进粒子群算法的水下航行器三维航路规划算法。基于海区真实地形数据构建维诺图,利用Dijkstra算法生成满足航行安全要求的初始航路集,作为粒子群算法的初始粒子,提高了初始粒子生成效率,同时改进粒子位置更新方法,根据航路上节点的毗邻节点的位置引导粒子位置变化,使得规划航路更加平滑,更适于水下航行器的航行。仿真结果表明,该算法较传统粒子群算法,规划航路适用性更好,且优化结果更稳健。

基于战术意图欺骗的无人舰艇航路规划算法

随着海战场的智能化,无人舰艇的航路意图欺骗性对作战至关重要。针对传统航路规划算法对航路意图欺骗性的考虑缺失,提出一种作战空间欺骗性能的离散表征方法,以及一种基于PID代价的DTI-A*欺骗航路规划算法。经仿真实验结果表明,该算法可以显著提高所规划航路的欺骗性,极大程度地阻碍敌方对我方战术意图的识别,大幅提升作战任务的成功率。

基于柱坐标系的可变密度栅格无人机终端区航路规划

由于城市低空风险分布不均匀,无人机起降场终端区附近障碍物密集,多无人机在起降场终端区汇聚运行,传统基于直角坐标系的均匀密度栅格法难以解决该特定场景下的航路规划。针对以上难题,本文基于柱坐标系构建空域模型,分别提出基于A^(*)算法与遗传算法的可变密度栅格法用于无人机终端区的航路规划。仿真结果表明,基于A^(*)算法的柱坐标系可变密度栅格法比基于A^(*)传算法的柱坐标系可变密度栅格法比基于遗传算法的直角坐标系传统栅格法的航路规划效率提高了71.72%,路径总长度缩短了1.29%。本文方法解决了传统栅格法无法兼顾规划效率与环境描述精度的研究难题。

空中航路点通行能力评估与优化方法

航路作为空中交通流的承载体,其瓶颈主要在于交叉航路节点的通行能力。为提高航路网络的运行安全和效率,优化航路网络的拓扑结构,本文提出基于仿真样本-代理模型-变量优化的航路点通行能力优化框架。根据历史数据统计繁忙航路点的高峰时段航班数量及繁忙高度层流量占比情况,提出基于仿真的通用航路点通行能力评估方法;以航路点构型中的航路输入角度、流量占比和输出角度作为输入特征,将航路点通行能力评估方法得到的通行能力值作为样本标签,训练多层感知机代理模型,实现对航路点通行能力评估的快速计算;基于粒子群算法,以调整航路角度和交通流分布作为优化手段,对航路点通行能力进行优化。实验结果表明,构建的航路点通行能力评估方法能较好地反映实际航路点的通行能力状况,使用多层感知机作为代理模型能够满足航路点通行能力预测代理任务的精度要求,平均绝对误差为1.19,优化的航路点通行能力相比优化前提升了37.9%,验证了优化框架的有效性。

交叉航路容量研究

航路作为空中交通流的承载体,其容量对空中交通流会产生直接的影响,航路容量的瓶颈在于交叉航路的容量。在综合现有航路容量模型的基础上,考虑航路交叉角度及航路长度还有航路流量对交叉航路容量的影响,建立了航路交叉点容量模型。通过算例分析得出了交叉航路容量随交叉角度增大而减小,随交叉运行航空器数量增大而减小的结论。