自动飞行员复诵指令生成方法研究

为了提高效率,降低培训成本并推广使用计算机来取代管制模拟机中的飞行员席位,采用集成学习的策略来生成飞行员复诵指令。选用5个大规模预训练语言模型进行微调,并使用K折交叉验证来筛选出性能较好的4个模型作为基础模型来构建集成学习模型。所构建的集成学习模型在管制指令数据集上取得在本领域中的最优效果。在通用的ROUGE(recall-oriented understudy for gisting evaluation)评价标准中,取得R_(OUGE-1)=0.998,R_(OUGE-2)=0.995,R_(OUGE-L)=0.998的最新效果。其中,R_(OUGE-1)关注参考文本与生成文本之间单个单词的匹配度,R_(OUGE-2)则关注两个连续单词的匹配度,R_(OUGE-L)则关注最长公共子序列的匹配度。为了克服通用指标在本领域的局限性,更准确地评估模型性能,针对生成的复诵指令提出一套基于关键词的评价标准。该评价指标准基于管制文本分词后的结果计算各个关键词指标来评估模型的效果。在基于关键词的评价标准下,所构建模型取得整体准确率为0.987的最优效果,对航空器呼号的复诵准确率达到0.998。

基于雷达探测数据的尾涡危险区评估

针对尾涡危险区域的研究可以有效避免后机尾涡危险遭遇事件的发生,提出了一种基于激光雷达探测数据的尾涡危险区计算方法。根据雷达实测数据反演飞机尾涡的演化轨迹和速度环量;基于后机遭遇前机尾涡的空气动力学响应构建滚转力矩系数模型;考虑尾涡在实际场景下的演化情况,结合反演得到的尾涡特征参数,计算飞机遭遇尾涡时的滚转力矩并计算尾涡危险区。结果表明:基于激光雷达探测数据反演尾涡特征参数,左涡和右涡的位置、环量并不一致,据此结合滚转力矩系数模型计算得到的整体危险区域也具有不对称性,当单涡更稳定时,对应的危险区域也更大。以B738为后机,选取某一尾涡探测片段验证,对于涡心坐标位置为左涡(390 m,8.61°),右涡(435 m,8.85°)的尾涡,左涡、右涡的环量分别为256.83 m^(2)/s和223.35 m^(2)/s,左涡相对右涡实际划设的危险区覆盖范围更大,因此后机与前机左右尾涡的安全阈值区域不同,可据此对横向间隔做出不同调整,因此所提方法有利于为分析后机遭遇安全性、缩短尾流间隔提出重要参考。

森林消防救援起降点选择影响因素分析

为提高森林消防救援效率,针对森林消防救援的起降点选择,提出了一种改进DEMATEL-ISM法,对其影响因素进行深入分析。首先基于扎根理论建立面向森林消防救援起降点选择的影响因素体系,然后引入模糊集理论消除DEMATEL-ISM法中专家评分的主观性,通过分析起降点选择的影响因素间因果属性和影响程度,确定关键因素,通过合理设置阈值构建多级递阶结构模型。通过案例分析,得到了影响森林消防救援的5个关键因素、3个根本因素、3个直接因素以及10个间接因素,并提出起降点选择的相关建议。该研究成果可以加快林火救援时起降点选择的决策速度,提高森林消防救援效率,为起降点的选择提供理论依据和科学参考。

不同B-V频率下的飞机尾涡数值模拟研究

为保障民航飞机的运行安全,探究大气分层对飞机尾涡的影响,对不同B-V频率和初始温度条件下的尾流演化进行研究。选择SST k-ω湍流模型,使用Fluent软件对自定义函数搭建的9种大气环境下的A333飞机尾涡演化进行数值模拟,并基于演化结果对飞行安全进行分析。结果表明:初始温度不同主要会引起尾涡初始强度的不同,但对尾涡发展影响较小。B-V频率主要作用于t′=1.5之后,使尾涡特征的演化产生差异。较大的B-V频率会诱使尾涡上方产生小尺度的次级涡旋,加速尾涡衰减,减小涡核间距。B-V频率的增大会引起尾涡下沉速率大幅减小,使前机尾流在后机的飞行航路上停留更久,从而增大尾流间隔。

面向管制语音识别系统的性能评价方法

目前,随着空中交通管理领域的发展,越来越多的人工智能技术运用到管制领域。其中自动语音识别技术被用于管制指令纠错、复诵一致性检验等方面,用于提升飞行安全和效率。为了解决自动语音识别系统的性能参差不齐的问题,提出了一种面向管制语音识别系统的性能评价方法,对3个待测系统进行了评价与分析。首先,按照一定的管制场景比例收集管制语音并进行数据标注,建立管制语音识别系统测试语料库;其次,设计管制语音识别系统评价指标体系,并通过层次分析法计算指标权重;最后,提出并训练3个待测管制语音识别系统用于评价分析。结果表明,通过该评价方法可以对管制语音识别系统进行全面的评价以及分析不同管制场景下系统的表现情况,并能够根据不同的管制场景提出性能改进建议。该方法提供了一种直观的评价管制语音识别系统的途径,有望为未来的研究提供有力的指导。

结合ResNet和特征工程的QAR数据预测方法

为解决QAR数据存在的数据缺失、数据异常等问题,提出一种将神经网络模型与特征工程相结合的方法,用于实现对飞机的QAR数据中飞行状态参数的精准预测。首先通过引入ResNet(残差神经网络)模型大幅加深了预测网络模型的深度,同时缓解了深层网络带来的梯度消失/爆炸问题,完成了预测精度的一次提升。之后通过Pearson相关系数与随机森林相结合的特征提取方法提取训练特征,训练后得到更加精确的预测模型,完成了预测精度的二次提升。结果表明,特征工程与模型优化相结合的处理方法更加精确、高效,为QAR缺失数据补充和QAR数据异常检测提供了一种新方法,提升了数据的质量,可更好地进行数据分析与挖掘工作。

基于迁移学习的陆空通话语义校验方法研究

陆空通话语义校验对于飞行安全意义重大,为解决判断飞行员复诵指令是否与管制员下达指令一致的问题,构建了一种陆空通话语义校验模型——Ernie-Gram-BiGRU-Attention。首先利用Ernie-Gram模块对文本对信息进行编码;使用BiGRU模块对编码后的文本对信息进行进一步的特征抽取得到压缩后句向量;由于陆空通话中关键词信息至关重要,采用注意力机制来实现对关键词特征的信息抽取,采用全连接层将注意力向量与句向量进行特征融合。最后,将融合后的向量与Ernie-Gram模块输出的分类词向量拼接,送入全连接层实现文本对的语义校验。构建的模型在陆空通话文本对数据集上取得了97.1%的准确率,相较于Ernie-Gram基准模型准确率提升了2%,相较于其他基于Bert改进的模型,在精确率、召回率、F1值以及准确率方面均有提高。

电动涵道风扇与机翼耦合效应数值模拟研究

为了研究电动涵道风扇与机翼之间的相互作用,采用Ansys Fluent软件创建NACA0012翼型机翼的三维计算模型,通过数值模拟技术研究了不同电动涵道风扇参数对翼型气动性能的影响。结果表明,在三维模拟中,机翼的升力系数最大增加了约20%。值得注意的是,安装在机翼上表面的较小尺寸涵道风扇表现出最显著的升力改善。而电动涵道风扇间距对升力增强的影响因迎角而异。详细的压力系数分布分析表明,涵道风扇在机翼上表面产生了一个实质性的低压区域,有助于提高空气动力学性能。可见电动涵道风扇可以有效地增强翼型的升力,尽管许多影响因素需要进一步优化以确定最佳配置。

航空器热点区域的滑行避让方法

通过对机场建模,分析机场冲突热点的时空分布特征,构建航空器的滑行和避让机制,提出基于机场冲突热点的时空分布特征的航空器地面滑行路径优化模型。以机场的实际运行数据为例,结合该模型进行仿真分析,分析结果表明,优化后,该时间段内的航空器滑行总时间减少了238s,完全避免了潜在的滑行冲突,经过热点区域的航班由7架减少至3架,有效降低了原冲突热点区域的危险等级,对于保障机场安全运行效率有一定意义。

基于KNN和形态学的飞机尾涡区检测方法

为了提升空中交通管理系统的智能化水平,解决晴空条件下飞机尾流检测问题,提出了一种结合多普勒激光雷达技术的飞机尾流检测方法。基于K-最近邻算法(KNN)和图像形态学处理技术,旨在提高尾流检测的精度和可靠性。使用多普勒激光雷达对机场空域进行扫描,获取风场数据;通过动态滑动窗口生成可能包含尾流的候选区域;采用顶帽和黑帽形态学运算提取尾流特征,并将其输入KNN算法进行检测。实验结果表明,所提出的方法在精度、召回率和F1 Score方面,相较于基于尾流速度极差特征法的检测方法,分别提高了22.58%、9.29%和14.22%,有效提升了尾流检测性能,为管制员提供了更为可靠的辅助决策支持。

基于GIS的直升机山区救援飞行路径规划

为缩短直升机救援飞行时间,保障救援飞行安全,采用Voronoi图方法进行基于地理信息系统(GIS)的山区直升机救援飞行路径规划研究。引入阻碍因子参数,探讨在救援直升机路径选择中山区段距离和总飞行距离的权重问题,开发出角度圆滑工具用于修正最优路径转弯等规划轨迹,先形成平面初始航迹,再结合直升机飞行性能进行高度修正得到救援飞行路径的三维航迹规划。结果表明:路径一定时,阻碍因子和山区段权重线性相关;用该方法所得的三维航迹山区段距离短,能够缩短救援飞行时间。

机场地面交叉口冲突概率估计模型

为提高机场地面运行安全,预防航空器产生滑行冲突,研究了基于航空器特性的机场地面交叉口冲突概率并建立了相应的估计模型。该模型将发动机喷流影响有效距离因素引入到交叉口冲突范围中,描述了航空器滑行冲突的过程。结合实际运行数据对模型进行了验证和数据分析,探讨了速度区间对模型的影响。模型针对三种运动状态航空器滑行冲突概率的变化进行分析,当速度变化区间为0.5 m/s时,冲突概率分析较为理想,能在贴近客观实际的前提下较好地提高冲突概率计算的准确性。仿真结果表明:减速等待避让策略能够有效减小航空器冲突概率,预防事故的发生;该模型能实时计算航空器的冲突概率,可用于航空器地面冲突预警。

基于VR技术的机场应急救援虚拟演练平台

为解决机场实地应急演练中存在的成本消耗高、不安全、扩展性差等问题,研发基于VR技术的机场应急救援虚拟演练平台。平台采用模块化设计方案,并通过定义平台操作流程支持虚拟演练操作。采取分细节度的场景构建方法,运用细节层次模型以3层不同细节度模型方案将虚拟灾害场景划分为3类,同时利用Unity3D粒子系统控制机制实现火灾及灭火粒子特效的模拟,运用双顶层本体模型构建机场应急预案本体模型(AERPO),并利用XML Spy建立存储模型,且支持基于典型场景模型编辑形成整个灾害场景。结果表明:平台模块设置科学、场景效果合理,有助于提升演练人员应急处置能力。

多普勒激光雷达的飞机尾涡识别方法

为了提高民航安全和飞行效率,实现对尾涡的准确识别,对飞机尾涡的空气动力学理论,特别是经典的Hallock-Burnham尾涡速度数学模型进行了分析研究。结合多普勒激光雷达探测涡流风场径向速度的原理,建立了雷达飞机尾涡探测的径向速度标准模型,引入滑动窗口思想,提出一种基于波形相似度匹配的方法,对尾涡进行自动识别,并给出了详细的算法流程;利用实测的激光雷达风场及雷达底层数据和假设检验方法对该识别方法进行了理论分析和实验验证。结果表明,该算法对飞机尾涡的有效识别率为90%。研究结果对进一步的尾涡监测具有一定参考价值。

CCD信号自适应采样方法的研究和实现

由于受温度变化和器件老化影响,空间遥感相机焦平面CCD信号的相位会发生变化,尤其是在高速应用领域,利用传统方法定标确定并固化的采样点参数不再适用,极大影响了图像信噪比,甚至造成图像不能正常显示。提出了一种针对空间相机焦平面CCD信号采样位置的自适应调整方法,通过实时监测CCD信号的相位变化,计算相应的采样位置调整量,并在线调整了采样时钟的相位,使CCD信号采样位置在其使用寿命期限中不同的温度环境下均能保持最佳状态,从而保证图像信噪比的稳定。实验表明:利用该方法,可以实时测定CCD信号100 ps的相位变化,并实时完成采样位置的调整,即使工作温度大范围变化,CCD信号采样位置的最佳状态也可得到有效保证。

基于AlexNet卷积神经网络的激光雷达飞机尾涡识别研究

为解决飞机尾涡威胁后机飞行安全问题,保障空中交通安全,提高机场和空域容量,提出了一种基于AlexNet卷积神经网络模型的算法,实现飞机尾涡的准确识别。结合多普勒激光雷达探测原理和Hallck-Burnham尾涡速度经典模型,构建了AlexNet神经网络模型提取大气风场中的尾涡速度云图的图像特征,识别飞机尾涡。研究表明,该模型能够准确识别目标空域中的飞机尾涡,网络模型收敛后对尾涡识别的准确率高达91.30%,并具有低虚警率,能有效地实现对飞机尾涡的识别和预警,达到尾涡监测的目的。

飞机尾流观测研究进展

飞机尾流观测试验是研究飞机尾流演化耗散行为的基础。受到不同大气环境的影响,针对巡航、进近等阶段的飞机尾流观测具备一定的挑战性。本文综述了以风洞和拖曳水池为主的飞机尾流实验室观测,以及以激光雷达及微波雷达为主的飞机尾流现场观测的研究成果和研究进展。尾流的风洞观测试验能较好地实现对近区内飞机尾流卷起、发展、脱落,特别是对近区内尾流合并过程(包括飞机翼尖涡、襟翼涡、水平尾翼涡、发动机喷流间的合并)的观测;尾流的拖曳水池观测试验能较好地实现对飞机尾流在扩展近区、及中区内演化过程的观测。尾流的现场观测试验能有效地获取飞机尾流在真实大气背景场中的演化耗散过程,从而为研究不同大气背景条件对飞机尾流的影响,并进而建立飞机尾流动态间隔标准提供重要参考。

二维机翼遭遇气流颠簸的数值模拟研究

尾流间隔缩减方法的最终目标是根据机场上空风场以及前后机配对,实时计算两机尾流间隔。由于进近阶段背景风场环境复杂,为达成这一阶段目标,有必要针对不同背景风场,对前机的尾流场进行研究。论文选择气流颠簸这一近地面常见风结构进行CFD数值模拟研究,观察NACA4415二维翼型在遭遇气流颠簸时的流场结构并对其现象进行了解释。模拟结果说明飞机在遭气流颠簸时二维机翼受垂直方向周期性波动的流场会加快尾流涡量场的断裂。在机翼后方会产生随周期上下波动的湍流,湍流强度在向后发展过程中横穿流线会导致湍流强度的降低。在经过机翼后,机翼后缘附近流线方向主要受机翼前缘与来流夹角影响,约两倍弦长后受背景风场影响扬起或落下,周期与来流周期一致。

程序管制下考虑高度层穿越的航路容量评估模型

针对RNP(required navigation performance)规范和程序管制手段下的航路容量评估方法进行研究,采用数学建模的方法,根据程序管制规则和RNP运行规范,建立了一种考虑高度层穿越(crossing flight level,CFL)的航路容量评估模型。量化航空器上升率和穿越间隔裕度之间的关系;确定了CFL的间接影响;考虑程序管制中同向和逆向穿越确定了CFL的直接影响;使得模型评估值更接近实际运行值。通过成都—拉萨B213航路的模拟测试和调研数据分析,评估其规划平行航路前后的容量值,验证了本文模型的准确性,且证实实施RNP后航路容量的提升。为成拉复线的开通提供了理论支撑,对评估我国西部地区的航路容量有一定的参考价值。

机场跑道运行模式的管制模拟验证

为推进佛山新机场建设,保障机场的顺利建设和安全运营,针对民航与其他单位同场多跑道同场运行的相关模式展开基于管制员工作负荷评估的模拟验证。论文使用DRS航管雷达模拟机搭建仿真环境,依据前期计算机仿真模拟出的4种运行模式下的机场小时运行容量以及空域架构编制航班时刻表,组织管制员进行模拟练习。基于DORATASK法将记录的管制员工作负荷数据分为通信负荷、非通信负荷和思考负荷3大类与7个小类进行统计处理。结果表明,不同运行方向下的管制员工作负荷有所差异,多跑道的4种运行模式皆是科学可行的。