基于相依网络模型的扇区航空器分流方法研究

当某个扇区因突发状况而对航空器的管控力度不足时,需要对扇区内的航空器进行分流。依据空中航空器的冲突关系、管制员的移交关系及管制员对航空器的指挥关系构建管制-飞行状态相依网络模型。通过此模型,在综合考虑分流后管制员的负荷及对所有航空器管控难度的前提下设计优化目标,并采用粒子群算法求解找出最佳分流方案。该方案能够使分流后管制员负荷分布更加均匀,有效减少管制员因负荷过大而出现人为差错的安全风险;降低整体的管制难度,提高管制系统的可靠性和稳定性。

基于LS-SVM的航空器进场飞行时间预测

航空器预计到达时刻(ETA)的准确预测是航空器进场排序与调配的基础。基于最小二乘支持向量机方法(LS-SVM),对航空器进场飞行时间进行预测。通过对历史雷达数据进行收集,建立支持向量训练集,使用LS-SVM方法,建立航空器进场过程中的位置、高度、进场飞行速度及所需时间之间关系,预测航空器进场飞行时间。以咸阳机场为例建立仿真实验,将航空器进场飞行时间预测的均方根误差控制在11 s。仿真结果表明,可以实现对进场飞行时间的有效预测。

免疫教与学算法在航空器优化排序中的应用

进场航空器优化排序与调配对于保障飞行安全、降低飞行成本具有重要的意义。建立了以最小延误时间为目标函数的多约束进场航空器优化排序模型,基于"教与学"算法(TLBO),对算法进行离散化,并结合免疫算法(IA)的"抗体注入"进行改进。使用改进后的算法对航空器排序优化模型进行仿真分析,并与传统FCFS方法进行对比。仿真结果表明:与FCFS方法相比,免疫教与学算法使航空器总延误时间有了明显降低,有效缓解了航空器进场延误,可以应用于解决航空器优化排序问题。

侧风对近距平行跑道配对运行安全的影响

为探究侧风对配对运行时间间隔及跑道容量的影响,基于飞机近距平行跑道的管制要求和运行理念,根据尾流的产生过程、运动特性及配对进近运行模式的特点,对有侧风作用下配对飞机之间的最大时间间隔及跑道容量进行研究。针对侧风加速尾流消散的情况,阐述有侧风影响时实施配对进近的条件,建立侧风影响下飞机配对时间间隔变化模型,并分别从侧风风力大小和风向角度2个方面对不同配对机型下的最大时间间隔和跑道容量进行分析;以上海浦东机场跑道为例,计算侧风影响时不同配对机型下的配对时间间隔。研究结果表明:本文所构建模型可以准确把握侧风影响下配对运行飞机之间的特征,模型具有可行性,研究结果可为我国平行跑道建设提供参考。

我国通用航空发展亟待解决的问题

随着国家对通用航空事业相关政策的出台,通用航空的发展得到越来越多的重视,产业发展迎来了机遇,也面临着挑战,本文主要围绕通用航空发展中遇到的关于安全、相关立法、空域使用和服务领域等关键问题进行分析,并针对问题提出建议。

基于合作博弈的多机飞行冲突解脱策略

针对自由飞行条件下现行多机冲突解脱方法难以实时解脱,提出了一种基于合作博弈的多机冲突解脱方法。首先,研究了评价冲突解脱效果的指标,基于此提出了博弈中的效用函数;其次,构建了合作博弈冲突解脱模型,提出以联盟福利最优解均衡各参与人效益,并进行了论证;最后,在求解中利用粒子群优化算法缩短运算时间。在三机和六机冲突的仿真中,算法能剔除不满足安全间隔的策略后解算出使联盟福利函数最大的均衡点,根据偏好获得多机冲突解脱的最优策略方案。

管制-飞行状态相依网络模型及特性分析

管制员和航空器是管制系统的关键所在,两者紧密关联、相互依存,分析其间的相互关系,能够加深对管制系统的理解,更好地维护其运行效率。为此,首先构建了一种由飞行状态网络和管制网络相耦合所组成的相依网络模型。其中,飞行状态网络由空中的航空器和彼此之间位置关系决定;管制网络由管制扇区及其之间的移交关系确定。然后根据管制员对航空器的调配难度确定依存边的权重。最后依据构建原则模拟生成人造网络,对该网络的节点度、点强和加权聚类系数以及网络效率和鲁棒性进行了分析。分析结果表明:所构建的相依网络模型能够反映管制员和航空器之间的相互关系,管制节点重要程度高于航空器节点。

基于相依网络和SVM的管制系统运行态势评估

客观准确地评估管制系统整体的运行态势,能够帮助管制员从宏观上掌控管制系统的运行状态,针对这一问题本文提出了一种基于相依网络和支持向量机(support vector machine,SVM)的管制系统运行态势评估方法。使用管制飞行状态相依网络模型来代表管制系统,充分考虑了空中航空器与地面管制员的整体状态,采用相依网络指标描述网络运行态势。评估方法选择SVM,将运行态势评估问题转化为分类问题,以点到运行顺畅分类边界的距离作为指标从整体上评估管制系统的运行态势,降低了主观因素对评估方法的影响。仿真分析与在长水机场的实例分析结果均表明:该评估方法能够给出具体的管制系统运行态势值,为管制员提供客观准确的态势信息。

基于回归分析的低空空域资源可用性评价

低空空域资源一直是通用航空产业发展的瓶颈,是制约我国通用航空发展的关键因素之一。基于理论研究和实地调研,构建低空空域资源可用性评价指标体系,运用多元线性回归法对影响低空资源的军/民航各项因素进行系统分析,确定各级指标权重;以江苏省为例,深入分析该省低空可利用资源的现状,总结各地区实际情况和大量数据,通过多元线性回归结果显示各项因素对该地区的影响值;最后得出低空空域资源可用性结果。结果表明:采用回归分析方法分析低空空域资源,所得结果是科学且有效的,可为我国低空空域资源合理利用以及通用航空活动空域申报提供参考。

机场节点失效下的航空器备降场规划

为了缓解重点机场节点失效带来的航空网络运行不畅、空中相撞风险增加等问题,需要对航线中运行的航空器进行备降场规划。分析了机型、航空器位置、节点容量、机场配置、航线密度等因素与代价之间的关系,建立了航空器分配优化模型,确立了距离和空中相撞风险两方面的优化目标,最后选用基于递变权重系数的蝙蝠算法对多目标问题求解。实验以北京——上海航线为例,结果表明提出的模型和算法较合理,可以调节参数来满足不同需求,求出的最优解相比传统方法更能有效降低代价。

远程智能塔台指挥系统需求分析

随着航运和通航产业的蓬勃发展,支线和偏远地区的航运需求日益增大,催生了远程智能塔台的发展。本文以国内外远程塔台技术发展现状为依据,对比传统机场塔台和远程智能塔台,重点分析远程塔台技术的作用、意义和发展前景,结论认为发展远程塔台指挥系统是非常必要的。

突发事件空管系统安全应急需求分析

震惊中外的汶川大地震给四川人民带来了沉痛灾难的同时，也为我国空管系统安全可靠性敲了警钟。

终端区设计与运行管理

近年来，随着我国民用航空飞速发展，日益增长的空域用户需求与空域资源的有限性之间的矛盾更加突出。为了适应民用航空发展，我国先后建立起了北京、上海和广州三大区域管制中心，划设了相应的终端区管制，并在终端区内使用雷达管制，有效地缓解了这些地区有限空域与飞行需求的矛盾，在我国其它飞行繁忙地区也开始划设终端区，并在雷达监视下进行有效的程序管制。

管制-飞行状态相依网络演化过程

动态、准确的管制系统运行态势预测是航空运输系统各相关单位开展协同决策的关键基础。基于航空器间的冲突情况、管制员对航空器的管控情况以及管制移交情况构建管制-飞行状态相依网络,探究、分析其演化规律,采用相关性分析和主成分分析证明了所选5项指标的合理性。设置自由飞行和固定航线飞行两种仿真场景,通过计算平均节点度、平均点强等拓扑指标的最大李雅普诺夫指数证明各时间序列均具有混沌特性,选择长短期记忆(LSTM)人工神经网络方法对各时间序列的演化规律进行预测,并与其他预测算法进行对比。仿真结果表明LSTM算法能对管制系统的演化过程进行有效的预测,且预测精度高于贝叶斯算法和支持向量机算法;在自由飞行条件下,5项指标的预测误差绝大部分在20%以内,固定航线飞行的预测效果优于自由飞行。