基于博弈组合赋权的智慧机场发展水平云物元评价

为统一智慧机场建设标准体系,评估智慧机场发展水平,提出基于博弈组合赋权-云物元智慧机场发展水平评价模型,以避免赋权过程中存在的偏颇性,同时用以解决评价指标中存在模糊性与随机性的问题。将该模型应用于广东省某机场,进行智慧机场发展水平评价。结果表明,该模型得出的该智慧机场发展水平各指标评价结果与实地走访调研结果及实际情况基本一致,且该评价模型具有实用性和有效性,可为智慧机场发展水平评价提供新思路。

机场智慧飞行区愿景与架构

针对目前机场飞行区运行现状及管理使用的需求,结合《智慧民航建设路线图》和未来科技发展趋势,明确了机场智慧飞行区运行愿景。在此基础上,进一步诠释与梳理智慧飞行区的架构。智慧飞行区以智能物理要素为基础,以功能系统为支撑,组织相关业务模块,最终保障运行愿景的实现。最后,系统分析了智慧飞行区在场面运行、设施管养、地勤服务、应急救援、能源保障方面的发展方向,提出了有效支撑智慧飞行区安全、效率、效益、环保的业务组织模式,对未来智慧飞行区的规划与应用具有重要参考意义和价值。

一种基于ARM的NM7000B型仪表着陆远程监控系统

仪表着陆系统(ILS)又称“盲降”,是引导飞机安全进近和着陆的国际标准系统,通常由航向信标、下滑信标和指点信标组成。NM7000B型仪表着陆系统是国内机场主流系列设备之一,设备的运行状态通过光纤、微波等方式连接到导航设备监控室的遥控器或远程监控设备,通过遥控面板或远程监控设备显示系统运行状态和告警信息。为了保证飞机安全着陆,设备运行期间需要设备维护人员在设备监控室值班,以便及时发现系统故障,存在人为因素导致值班期间故障或告警处理不及时的风险,特别是夜间值班期间。嵌入式技术的快速发展为数据传输、识别和定位提供了较好的解决方案,基于ARM的导航设备远程监控系统技术研究能够有效地帮助提升民航电信设备监控值班的效率和准确性,同时可以实时记录和分析设备运行状态数据,对于设备优化管理具有积极意义。

基于AAGC-GRU的航班延误组合预测方法

针对航班延误预测模型中延误数据的时空动态相关性难以提取的问题,提出一种基于自适应注意力图卷积门控循环单元(AAGC-GRU)的航班延误预测模型。以机场为节点构建机场网络拓扑图,结合空间注意力机制及自适应图卷积神经网络,弥补图卷积神经网络对先验知识过度依赖的缺陷,同时增强模型对机场网络空间动态相关性的自动挖掘能力;采用门控循环单元获取航班延误数据的时间相关性,并引入时间注意力机制来学习不同时间步数据的影响权重;采用全连接层获取航班延误预测结果。利用美国大型机场网络的航班离港准点率数据集进行实验,结果表明:所提AAGC-GRU模型的预测结果在平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分误差方面均优于梯度提升回归树、门控循环单元及时空图卷积神经网络等基线模型。

基于改进双动态时空图网络的航班延误预测模型

针对现有航班延误预测模型中仅考虑机场之间空间拓扑结构的缺陷,提出一种基于多图信息融合的改进双动态时空图卷积网络航班延误预测模型。首先,根据航班延误传播的不同空间相关性,构建基于机场和航路的四种空间邻接矩阵,并进行多图融合提供更加全面空间特征信息;其次,将多图结构转换成超图刻画航班延误航线之间的空间相关性,利用门控时间卷积提取其时间序列相关性,利用超图卷积提取其空间相关性,并设计两种特征增强模块进一步避免部分点和边空间特征信息丢失现象。最后,以美国2009—2019年的50个机场之间航班延误预测为例,将本模型与五个主流基线模型进行对比,完成了消融实验。实验结果表明,相较于其他基线模型,该改进模型能够更好地在该问题上拟合实际情况。

飞机智能无杆牵引系统方案设计与技术要点研究

飞机无杆牵引车技术是目前最受青睐的飞机牵引车技术,具有安全高效的性能。本文就无杆牵引车的智能化改造升级提出设计方案,设计智能无杆牵引车的模型,并对智能化技术要点进行研究。通过智能控制系统搭建、自动路径规划导航控制、夹持举升机结构与飞机NLG精准对接控制实现牵引车的智能化改造升级。

四轮转向牵引车牵引飞机轨迹跟踪控制研究

为提高飞机在牵引过程中的轨迹跟踪精度与稳定性,以四轮转向飞机牵引系统为研究对象,建立了飞机牵引系统运动学模型,提出了基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的牵引车四轮转向轨迹跟踪控制方法。以双移线工况作为参考轨迹,在MATLAB/Simulink中搭建飞机牵引系统运动控制仿真模型,结合牵引车车速以及4个车轮的转角分配关系,建立牵引车四轮转向轨迹跟踪控制器。将该控制器与传统比例积分微分控制(proportional integral differential,PID)进行对比分析,得出该控制器的优越性,并分别在1.5、3、4 m/s的速度下,将牵引车四轮转向与前轮转向轨迹跟踪控制器进行仿真对比分析。在1.5 m/s的速度下,通过改变飞机牵引系统的初始位姿对所设计的控制器进行仿真验证。结果表明:在3种不同的速度下,牵引车四轮转向轨迹跟踪控制下的飞机横向误差、航向角误差以及牵引车航向角误差均小于前轮转向轨迹跟踪控制。在存在初始偏差的情况下,四轮转向轨迹跟踪控制器能够使飞机及时完成对初始偏差的修正,减小轨迹跟踪误差,同时提高飞机牵引系统行驶过程中的稳定性。

进港航班滑入时间预测

准确预测进港航班滑入时间对合理调配航班保障资源和提高机场场面运行效率具有重要意义,可有效克服各大机场粗放式预测航班进港时刻的不足,为此提出一种基于机器学习模型的滑入时间预测方法。以首都机场为具体研究对象,分析进港航班滑入时间的影响因素并构建特征集;将线性回归、K-最近邻、支持向量机、决策树、随机森林和梯度提升回归树6种在滑出时间预测方面得到广泛应用的机器学习模型用于进港航班滑入时间预测。研究结果表明:在误差范围±3 min内6种机器学习模型的预测精度均超过90%,表明特征集的构建和模型的选择是有效的;综合预测性能与模型拟合评估结果,梯度提升回归树模型的预测效果最好;在梯度提升回归树模型上场面流量特征的贡献度最大,新引入的跨区特征对预测模型的贡献度超过了大部分传统特征。

基于AM-LSTM的飞行区航空器滑行轨迹预测与冲突识别

为解决航空器点源定位难以有效预测而引发冲突风险愈来愈多的问题,构建基于注意力机制(AM)和长短期记忆网络(LSTM)的时间序列轨迹预测模型AM-LSTM,预测未来短时间内飞行区航空器的瞬时点源位置;在此基础上,根据航空器型号和滑行航向对其进行轮廓扩展,以航空器速度作为安全距离权重,通过射线法实现轮廓冲突的判定;并以乌鲁木齐地窝堡机场为例进行验证,利用训练完成的轨迹预测模型预测飞行区航空器滑行轨迹,以识别航空器轮廓间的滑行冲突。结果表明:AM-LSTM预测模型能够准确预测飞行区航空器运动轨迹。未来3 s内轨迹位置预测的平均位移误差为1.05 m,轨迹点位置预测精准性可达94.37%,故能在轨迹预测的基础上精确识别滑行冲突风险,有利于保障飞行区的安全运行。

基于时间窗的机场地面保障车辆动态调度

机场各类地面资源的优化配置是机场场面运行优化的核心问题,而机场地面保障任务的调度是其中的关键一环。针对机场地面保障车辆的调度问题,考虑航班延误、提前等情况,构建了双阶段机场地面保障车辆调度模型,并设计双阶段启发式算法进行求解;基于中国某大型机场的实际运行数据,以清水车和食品车调度为例分别进行仿真实验。结果表明:对比先到先服务策略,清水车行驶总距离减少55.31%,食品车行驶总距离减少47.38%;对比传统遗传算法,清水车行驶总距离减少19.31%,食品车行驶总距离减少22.93%;动态调整后,清水车新增总行驶距离1.2%,食品车总行驶距离新增3.2%,均在可接受范围之内。可见,双阶段机场地面保障车辆调度模型能提高大型机场场面运行效率,为机场航班实际地面保障任务调度提供理论依据和决策支持。

机场场道注浆工程设备及工艺研究综述

为明确不同注浆设备及工艺在机场场道注浆工程中的应用进展,归纳了现有注浆设备的分类、组成,分析了不同注浆设备的特点,总结了现有注浆工艺,分析了其工艺流程及其机场工程中的应用现状。综合分析现有研究表明,注浆设备及工艺需根据水文地质条件和工程要求来选择,具有特殊地理地质条件的工程,需要对钻机和注浆泵进行改进,以满足符合工程的需要。注浆技术应用于机场工程中大多数采用压密注浆和劈裂注浆的方式,这两种工艺均能很好地解决道面病害问题。

基于扩展TPB的客舱旅客非适应性疏散行为影响研究

为了研究客舱旅客非适应性疏散行为对疏散效率的影响及作用机理,引入认知程度、感知风险及感知价值3个变量,基于扩展TPB理论构建飞机旅客非适应性疏散行为意向模型,通过调查问卷收集数据并验证模型可行性。研究结果表明:知觉行为控制、主观规范和行为态度正向影响行为意向,感知风险、认知程度和感知价值间接影响行为意向,感知风险直接负向影响行为意向,认知程度和感知价值对行为意向无直接影响。研究结果可为飞机客舱紧急疏散提出针对性建议。

考虑风向概率特征的航班时刻优化方法

在航班时刻表进行实际运行过程中,风向的变化对航班到达终端区共用航路点的时间造成影响,进而造成航路点的容量过载或容量浪费。因此,根据风向的统计概率对航班时刻进行调整,目的是制定在一定程度上能减少共用航路点的容量过载或容量浪费的航班时刻表。根据风向对离场航班跑道分配的影响提出基准风向的概念,并基于航季中各月份在过去5年间的机场基准风向概率预测了下一年各月的机场基准风向概率,并根据各月的基准风向概率特征进行聚类。在聚类结果的基础上,以风向变化对航路点流量的影响程度为目标函数,建立考虑风向概率特征的航班时刻优化模型,并将ε-约束法与改进粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)结合提出ε-约束(ε-constraint method)-PSO组合算法实现多目标模型的求解,以北京终端区的离场航班为研究对象进行验证。结果表明:相比初始航班时刻表,共用航路点小时流量的最大值减少了12%,在不同基准风向时的共用航路点流量方差分别降低49%和56%;相比线性加权求和的方法,该方法可以实现共用航路点的溢出航班总量减少70%。结果表明:在考虑风向概率特征的条件下,该模型可以在一定程度上使共用航路点的流量更均衡,减少出现共用航路点容量过载或容量浪费的现象,减轻航路点流量受风向影响的程度。

基于动态贝叶斯网络的机场韧性评价方法

机场韧性体现为机场能够适应环境变化,具有较强的抵抗力并实现功能恢复的性能。基于机场功能水平,提出了机场韧性指数的计算公式和评价标准,以反映机场的韧性水平。考虑气象灾害等级与机场预防和恢复措施的强度,建立了基于动态贝叶斯网络的机场功能水平计算模型,由父节点水平指数和节点状态转移函数建立贝叶斯网络节点间的条件概率表,并采用模糊理论进行改进,计算得出机场韧性指数和子特性指数。以天津滨海国际机场为例,得出了在2021年2月暴雪下机场韧性评价结果,并基于真实的航班数据,对模型的有效性进行了验证。结果表明:相比基于航班数据的功能水平计算方法,本文中提出的动态贝叶斯网络模型机场韧性指数计算误差小于0.01,子特性平均误差为0.0129,能对机场正常运行时的韧性和灾害下韧性的动态变化过程进行科学准确地评价。进一步分析了灾害等级、预防与恢复措施强度对机场韧性的影响,结果表明,灾害对机场韧性的恶化作用大于预防措施的抵抗作用;灾害等级越高、预防措施水平越低,机场韧性恢复的程度越小,从而明确预防和恢复措施强度对机场受扰动后的抵抗和恢复作用,对机场在不同灾害下的快速决策响应、机场抵抗和恢复能力的提升以及机场的高效运行有重要意义。

民航通信与导航设备的保养和维护措施研究

民航通信与导航设备作为保障空中交通安全和效率的重要基础设施,其保养和维护工作直接关系到空管服务的质量和水平。本文从民航通信与导航设备的应用价值出发,通过阐述其保养和维护需求,分析保养和维护措施的关键要点,并提出具体的实践措施。研究表明,建立健全的保养和维护体系对于提高这些系统的稳定性和安全性至关重要,为民航事业的持续健康发展提供了坚实的技术保障。

民用机场飞行区视频监控系统设计分析

在航空运输迅猛发展的今天,机场规模越来越大,布局也越来越复杂。交通流量和高密度已经成为普遍现象,特别是在飞行区域运营过程中,复杂的运营状况尤为突出。民用机场由于飞行区面积大、客货和航班数量大等特点,使得飞行区域内人员流动大,管理难度大。为保障民用飞机飞行的安全性,创造良好的飞行区环境,就需要进行全面的可视化监控,保障出现问题能够及时调整,避免造成安全事故。

高功率密度双输出航空地面电源设计

航空地面电源用于启动与检查飞机及机载设备,是飞机必备的地面保障设备。为了实现飞机地面电源保障设备的小型化,基于多机种保障考虑,选用宽禁带半导体碳化硅(SiC)材料,以DSP+ARM为双核全数字控制器,采用电流/电压双闭环PI算法控制,使用12脉波变压整流器将输入的市电变换为平稳的直流电,基于空间矢量脉宽调制SVPWM原理设计组合式单相全桥逆变电路,将直流电变换为低谐波高频交流电,通过变压整流滤波最终实现AC115 V/400 Hz和DC28 V电源双输出,提高了飞机地面电源保障的便捷性与灵活性。

激光惯性导航系统空对失败故障问题研究

针对某型机激光惯性导航系统在试飞过程出现主惯导空对失败问题,通过故障分析建立故障树,在此基础上进行故障排查,对产品进行软件升级后在实验室和飞行中完成了故障排除。

综显系统多功能显示器黑屏问题研究

针对某型机综显系统在飞行期间5号屏出现黑屏问题,利用故障树方法进行问题定位,在此基础上对故障机理展开分析并采取纠正措施,通过多次飞行验证故障未再出现,证明了措施的有效性。

考虑空域时空特性的动态多跑道使用策略优化方法

多跑道机场飞行区运行效率低下会导致空域-跑道系统容流供需失衡,进而造成终端区空域交通拥堵、航班延误现象频发。为提升多跑道机场终端区运行效率,借助全空域与机场模型软件(total airspace and airport modeler,TAAM)建立空域仿真模型,针对不同运行模式动态转换下对终端区交通流走向、扇区开合等空域时空特性的影响进行分析,提出1种考虑不同运行时段内终端区机场走廊口流量配比和进离港流量分布的动态多跑道使用策略优化方法。首先,使用TAAM综合考虑不同跑道运行模式下各扇区内航班流量、高度变更、移交协调及冲突解脱对管制负荷的影响,拟合得出不同跑道运行模式下基于当量航空器架次的各扇区管制负荷函数。以终端区内航班平均飞行时间、平均延误时间及管制员工作负荷为优化目标,建立了跑道使用策略优化模型。设计了1种基于航空器基本性能数据库(the base aircraft data,BADA)的多目标非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),并结合机场实际运行条件在无运行限制、运行方向限制、运行模式限制等5种场景下进行仿真计算。对各场景Pareto最优解集进行评价得出不同场景下最优跑道使用策略,并使用TAAM进行仿真对比验证。结果表明:无运行限制和运行方向限制相较于单一跑道运行模式的航班服务效率提升10.15%,5.01%;管制员工作负荷减少3.91%,3.4%;延误时间减少28.86%,19.46%。