改进模糊Petri网在空管安全风险评估中的应用

科学、有效的空管安全风险评估是进行安全风险管理的重要环节,是保证航空事业健康发展的必要前提。遵循计划（P）—实施（I）—检查（C）—处理（A）的程序,建立了具有针对性的空管安全风险评价体系。在评估过程中采用模糊Petri网方法,同时针对其节点过多和变迁权值主观性强的缺点,引入风险等级阀值和层次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）,运用逆向搜索的方法简约复杂的模糊Petri网,在保证能够找出威胁安全的主要因素和准确评估空管系统安全状态的前提下,简化后续计算和推理过程,快速得到评价结果,实例验证该方法有效、可行。

军民航空域安全评估中的碰撞风险研究

碰撞风险是空域安全评估的重要内容。为保证军民航的安全飞行,通过对民航Event模型碰撞风险的研究,构建了军航训练空域与民航航路的碰撞风险模型;根据军航飞机的飞行特点,建立了军航飞机侧向位置偏差概率模型;结合民航飞机的横向位置偏差概率模型重新计算Event模型中的碰撞盒穿越间隔片频率(GERh);选取某一战术动作对军民侧向碰撞风险进行仿真,确定其安全间隔;通过对飞行过程中各个关键点碰撞风险的研究,对空域的使用提出建议,并验证了理论的实用性。结果表明,当前10 km的安全间隔标准并不能符合规定的安全目标等级,至少需要再增加7 km的安全间隔才能使整个飞行过程均满足要求。

MSPDAF算法在低空监视信息融合中的应用

为了实现对低空空域运行航空器的有效跟踪,进而保障低空空域运行安全,将一次雷达与无源雷达进行组合,运用MSPDAF算法进行两种雷达协同监视的信息融合,并将回波源于目标的概率应用于目标状态估计中.仿真结果表明,该算法相比单独一种雷达的跟踪算法具有更好的融合精度,能够在电磁环境复杂的低空空域中有效地进行目标跟踪,从而可以应用到低空空域航空器的监视,为低空运行提供更高的安全保障.

远距离支援最优干扰空域规划

针对支援突防作战中远距离支援干扰机最优空域的规划问题,确定了干扰机的配置范围、雷达探测范围,提出了航线安全间隔和有效干扰航段的概念,以有效干扰航段、干扰机数量和干扰机离雷达中心的距离三个参数构建评价函数,建立了远距离支援有源干扰空域规划的模型。该模型具有多约束、非线性的特点,因此采取灰狼优化算法对其求解,为降低在模型求解时算法陷入局部最优的概率,引入非线性调节参数和记忆功能对灰狼优化算法进行改进,继而规划出相应的空域。采用仿真的方式验证模型的合理性和求解算法的有效性,得到了不同决策偏好下的空域。

基于路径规划的无人机飞行冲突解脱技术

在无人机与有人机共用空域时,随时可能发生飞行冲突,应当有一种可靠的冲突解脱技术,保证无人机的空域运行安全。为此,构建了基于正三角形栅格法的空域运行环境,改进了以往十字栅格环境规划动态路径的缺陷;提出了基于空间分割的改进蚁群算法,提高了算法的寻优性能与路径规划能力。最后结合ADS-B系统的工作原理,在利用卡尔曼滤波对ADS-B信息进行修正的基础上,设计了无人机冲突感知的技术方案,并用实时的路径重规划技术实现飞行冲突的解脱。最终的仿真实验验证了飞行冲突解脱技术方案的有效性,可为未来无人机的空域运行技术提供一定的理论参考。

基于联合火力的改进杀伤盒建模与仿真

为实现联合火力对地面目标的有效打击,提出基于美军紫色杀伤盒的改进杀伤盒。通过对典型面面火力的建模与仿真并结合最小外接矩形算法,改进确定紫色杀伤盒的地理位置和航空器限入高度两个要素。实例仿真结果表明,改进杀伤盒能够更有效地实现联合火力对地面目标的打击,为部队联合火力的实际运用提供参考。

远距离支援复合干扰空域规划研究

由于雷达采用旁瓣对消以及动目标显示等抗干扰技术,导致单一有源干扰和无源干扰效果变差,提出一种复合干扰策略,该策略能够有效应对新体制雷达的抗干扰技术,并且对该策略使用的条件进行了限定说明,依据军事空域规划的原则,考虑人为误差、风等误差因素等影响,阐述了空域规划的具体流程,考虑复合干扰效果和干扰机的安全,建立了远距离支援复合干扰的空域模型。采用Tent混沌序列的鲸鱼优化算法对其进行解算,对不同偏好下的空域进行了规划,与原始的鲸鱼优化算法相比,其寻优效果更好,同时仿真结果表明所建的模型是科学有效的,在仿真1和仿真2中,所规划的空域方向差异较大,最大可达99°,这表明运用复合干扰策略的远距离支援干扰空域规划较为灵活,在规划多个军事空域时对其他空域的限制性小。

基于离散粒子群算法的战术训练空域规划问题

战术训练空域的合理规划,对于促进军民航的安全高效飞行具有重要意义。根据航空兵战术训练的特点和实际情况,对空域进行离散化处理,将其抽象为多个单元格的集合;通过规定的排样规则将规划问题转化为组合优化问题;针对解空间的离散不连续性,构建了基于离散粒子群算法的优化方法;结合改进的最低水平线算法来加快问题的求解速度,并解码形成相应的规划方案。通过与遗传算法的仿真结果比较发现:该算法在解决空域规划问题上具有良好性能,且在寻优速率和求解结果上均优于传统的遗传算法,同时也为空域的灵活使用提供了一定的参考价值。

基于分割法的无人机路径规划研究

路径规划技术是无人机空域运行安全的前提保障。针对无人机在三维空域环境中的运行特征,提出利用高度层引导因子对基本蚁群算法进行改进,提高了算法的运行效率和路径规划的质量;针对蚁群算法在较大规划空间内易陷入局部最优的缺陷,利用空间分割的原理,使得改进的蚁群算法在大规模的路径规划问题中具有较好的效果;通过仿真,将基本算法、改进算法和基于空间分割法所规划的路径进行对比分析,结果表明提出的改进算法具有良好的三维空间路径规划能力。

航空兵战术训练空域规划方案安全性评估

根据航空兵战术训练的特点和实际情况,结合层次分析法(AHP)、熵值理论与模糊物元理论,构建了基于AHP-熵权的航空兵战术训练空域规划方案安全性的评级指标体系模糊物元模型。并在此基础上利用该模型对方案体系中的环境与管理、装备和任务等方面进行了系统的分析和评价。结果显示,这一模型能够用于评价样本和评价标准的远近程度关系计算,且能够同时对各个评价样本进行评价,基于熵权法和AHP的有机结合,使评价的主观性与客观性都被充分考虑,具有较好的实用性。

基于蒙特卡洛法的无人机飞行冲突解脱安全评估

冲突解脱技术是无人机与有人机共域飞行的前提保障。针对目前缺少对冲突解脱技术安全评估的方法,提出运用蒙特卡洛法对飞行冲突进行仿真模拟,得出冲突解脱算法的安全效率。提出基于改进蚁群算法的冲突解脱技术,实现无人机的飞行冲突解脱;利用蒙特卡洛法,对飞行冲突过程进行大规模仿真,计算冲突解脱效率,与基本蚁群算法进行对比,并从安全角度对结果进行分析。提出的思路可为未来无人机空域运行安全评估体系的构建提供一种理论参考。

一种远距离复合干扰效能及战术应用研究

针对单一干扰方式在实际作战中的不足,提出了一种复合干扰方式,对其进行了必要性和可行性分析,介绍了复合干扰的具体原理,以功率准则和效率准则对其干扰效能进行了仿真分析,结果表明,复合干扰方式信干比大于单一无源干扰信干比,被干扰雷达的最大探测距离和箔条云与雷达的距离、箔条云与干扰机的距离密切相关,在近地突击和纵深打击等近距作战任务中,实施复合干扰比单一有源干扰更具优势。最后,探讨了复合干扰在其他几种战术中的应用。

低空空域运行安全综合评价方法研究

提高低空空域运行安全的管理水平,必有一套科学、合理的安全评价方法。从多个角度探究低空空域运行安全的影响因素,并建立低空空域运行安全初步评价指标体系,运用基于改进遗传算法的粗糙集对指标进行约简,建立了更精简的安全评价指标体系。为降低不确定性及主观因素对评价结果的影响,采用不确定型层次分析法来确定指标主观权重、粗糙集评价法确定指标客观权重,根据组合赋权模型将主客观权重进行融合,结合底层指标评价值实现对低空空域运行安全的综合评价。

多机空战训练空域军民航飞行安全研究

为科学地划设军航训练空域,有效避免军民航飞行冲突,采用Event模型,仿真模拟军航飞机的标称航迹,计算军民航飞机在导航误差、军航飞行员操作误差、侧向风等因素影响下的侧向重叠概率,构建碰撞概率模型,研究军民航碰撞风险;然后,以二对一空战"钳形攻击"训练为例,结合多机飞行的复杂性和多变性,利用模型计算出符合国际民航组织(ICAO)安全目标等级的训练空域安全余度;最后,分析军民航飞行安全性,研究军航飞行训练方法,给出相应建议。结果表明:在所指定飞机机型的情况下,在训练标称航迹外侧增加8 km的安全余度,能使军民航碰撞风险满足ICAO的要求。

基于Event模型的跨高度层军民航碰撞风险分析

为了缓解军民航用空矛盾,确保空中飞行安全,使军航训练空域的划设更加科学可信,利用Event模型,以跨多个高度层的半滚倒转特技训练为例,通过仿真计算战斗机特技飞行训练标称航迹,以及军民航飞机在导航误差、飞行员操作误差、侧向风等因素影响下的侧向间隔丢失频率,获得在特技飞行训练中的军民航飞机碰撞概率模型,并给出符合国际民航组织安全目标等级的训练空域安全余度及军航飞行训练方法建议。

歼击空战机动飞行航迹建模仿真研究

航迹规划是空域划设的重要组成部分,可合理协调管理空域资源。传统的航迹划设大都依据运动方程和空间几何关系进行划设而忽略了风对飞行的影响,为了提高空域划设的准确性与安全性,反映歼击机受风扰动的实际运动轨迹,利用风螺旋线法对原有飞行航迹进行改进。提出了歼击机的运动学和动力学模型,考虑雷达搜索跟踪模型以及风对航迹造成的偏移,建立了三维空间内的机动飞行航迹仿真模型,以仿真歼击机的真实飞行轨迹。理论推导和仿真结果表明,模型能较真实地模拟空战中的各种飞行航迹,为空域划设提供安全可行的参考依据,并具有较好的通用性。

基于粗糙集与BP神经网络军航飞行风险等级预测

为准确高效地预测现行军航飞行风险等级,本文利用相关历史数据,提出一种基于粗糙集和BP神经网络的军航飞行风险等级预测模型。首先根据人-机-环-管理论并咨询专家,建立军航飞行风险原因属性指标体系,然后利用粗糙集删减体系中冗余的原因属性,确定造成军航飞行风险的主要因素,据此构建BP神经网络模型并对训练中的军航飞行风险等级预测。预测结果表明,该模型能够准确有效地克服由于过多风险因素干扰以及主观臆测对军航飞行风险的影响。

复杂战场环境下UCAV低空突防航迹规划

无人作战飞机(UCAV)低空突防航迹规划是指利用地形和敌情信息,在满足UCAV各项约束条件的前提下设计出从起点至目标点的安全航线。传统的航迹规划方法将UCAV视为简单质点,对威胁空间采用大量简化处理,造成规划出的突防航迹安全性和可飞性不高,难以保证UCAV在复杂战场环境下完成预定作战任务。提出一种威胁空间综合量化的方法,考虑UCAV动态RCS和防空系统联网威胁,建立基于势函数的威胁空间概率分布模型,根据UCAV的最小转弯半径、最小直飞距离和最大航程等UCAV性能约束对传统稀疏A*算法进行改进,达到有效裁剪搜索空间,提高搜索效率的目的。仿真结果表明,上述模型能真实仿真复杂战场环境,在获得较高精度的低空突防航迹的前提下提高UCAV航迹规划效率。

基于改进灰狼优化算法的电子干扰机空域划设

在现代化战争中,遂行突防任务的战斗机通常需要与电子干扰机协同配合,来完成特定的任务。为了更高效地利用空域资源,针对突防作战中干扰机的最优空域划设问题,在给出电子干扰下雷达探测范围、航线安全间隔以及有效干扰时间的基础上,建立电子干扰机的最优空域划设模型;在原始灰狼算法中将线性调节参数改为非线性调节参数,同时引入粒子群算法中的记忆功能,改进原始灰狼算法;并采用改进的灰狼优化算法寻找最优的空域基准点,进而确定电子干扰机的最优空域范围。结果表明:对于特定的突防任务,改进的灰狼优化算法比原始灰狼优化算法和粒子群算法更具优越性,能够快速、高效地找到最优的空域基准点;本文所建立的电子干扰机的最优空域划设模型是科学、有效的。

基于改进遗传算法的突防突击航线规划

歼轰机突防突击是当前航空兵有效的进攻手段之一。为了增加突防突击任务的安全性,提高突防突击任务的成功率,对航线上我方飞机的被击落概率进行建模,利用改进的遗传算法,以被击落概率为适应度函数,以个体与解空间的距离关系为罚函数,寻找最优解,最终得到被击落概率最小的航线;采用约束的最优保存策略进行选择,防止过早收敛,提出可变算术杂交算子,使得变异个体能够有较大概率落在解空间里。结果表明:通过150代的遗传操作,得到拐点为2时的被击落概率最小的航线为O(120.0,550.0)、A(226.2,495.7)、B(345.8,364.3)、T(330.0,180.0),被击落概率为0.019 3。