基于视觉图像的飞行区大型目标监视方法改进研究

机场飞行区现使用的场面监视方法存在着定位偏差较大、不稳定、易跳变、皆为点源定位等问题。针对这些问题,设计了基于视觉图像的飞行区监视方法,实现快速准确的目标检测和轮廓定位,使飞行区监视更加稳定精确。提出了一种基于MobileNetV3和YOLOv5的网络模型(以下称为MobileNetV3-YOLOv5),即在YOLOv5的主干中使用MobileNetV3,来提高对目标的检测速度和准确度;提出了一种基于优化特征点提取的改进定向快速旋转简报(Oriented FAST and Rotated BRIEF,ORB)算法,将图像分割成多个区域,分别提取每个区域的特征点,从而提高目标识别框内区域的特征点识别数量,再进行特征点聚类筛选,最后根据识别目标类型采用最小包围盒进行轮廓划分,得到目标的轮廓定位。试验结果表明:MobileNetV3-YOLOv5方法对比原始YOLOv5模型,在识别目标准确率方面提升5百分点,在效率方面提升14张/s;同时在0~60 m的范围内,轮廓估计误差仅为2.9%;体现了所提出的监视方法的有效性,可以提升飞行区监视定位准确性和运行安全性。

基于复杂网络的多机场航班延误传播分析

为了研究多机场间航班延误的传播机理,将机场作为节点,航线作为边构成复杂网络。通过分析传染病传播过程与机场间航班延误传播过程的相似性,借鉴经典传染病传播模型(classical infectious disease transmission,SIR)的思想,并考虑不同机场间延误传播的差异,提出机场重要度的概念,构建了多机场航班延误传播模型。对多机场航班延误传播过程的仿真结果表明:在多机场网络中,初始延误机场不同以及机场重要度不同,延误传播效果不同,但延误传播规律保持不变。对网络中重要机场进行相应管控会使发生延误的机场数量峰值下降,且按照介数值确定需进行管控的重要机场,网络中发生延误机场数量峰值下降率最大。可见,该模型可以客观反映多机场间航班延误传播的动态过程和变化规律,并可为延误的预防和恢复提供理论依据。

高海拔多山地区架空输电线路高密点云数据获取方法研究及应用

为解决高海拔多山地区有人直升机、复合翼无人机作业相对航高较高、易受侧风影响、点云稀疏的痛点,本文提出了一种“仿塔飞行”架空输电线路三维激光扫描点云数据获取方法,优化了传统的“仿地飞行”方式,对西藏藏中联网某500 kV超高压架空输电线路进行了点云数据获取,经数据处理及分析,点云数据体素密度大,空间位置精度高。试验结果表明,大载重多旋翼无人机在高海拔多山地区进行“仿塔飞行”作业,在降低作业风险的同时,所获取的点云数据密度高、噪声小,且金具和导线微部特征明显;同时,该方法具有机动性高、稳定性强、作业风险低的优势,为架空输电线路精细化自主巡检及国家电网智慧化应用提供了支撑。

岩溶区大直径盾构隧道下穿机场飞行区不停航施工建设方案

[目的]为实现岩溶区下穿机场飞行区大直径盾构隧道不停航施工,需对不停航施工建设方案进行研究。[方法]基于广州白云国际机场三期扩建工程2号、3号下穿通道,分析机场飞行区不停航施工障碍物限制及道面区沉降控制要求,提出本工程道面区控制标准;结合岩溶区工程地质特点,提出浅埋大直径盾构隧道施工方案。建立三维精细化数值模型,分析盾构穿越施工对机场跑道影响,验证施工方案的可行性。[结果及结论]应尽量避免隧道底进入基岩,并满足隧道整体抗浮要求;应采取措施增大盾构隧道整体刚度,最大限度地减小对机场运营的影响。研究结果表明:由于穿越机场飞行区隧道设计主要考虑隧道施工期间道面区沉降对飞机安全运营的影响,故道面沉降控制标准按总沉降量不应大于30 mm且跑道差异沉降率不应大于1‰;根据数值分析结果,盾构穿越机场飞行区施工过程中,机场跑道沉降最大值为15.48 mm,最大差异沉降率为0.20‰,均满足机场跑道沉降限制值要求。

基于多机场终端区交通态势的航班延误预测

为了针对性地制定后续优化措施,以降低多机场终端区内航班延误所带来的不利影响,并提高多机场系统内各机场的运营效率,进行多机场终端区航班延误的预测研究。首先,考虑多机场终端区交通态势对航班延误的影响,在对多机场终端区交通态势进行分析的基础上,建立6个描述终端区交通态势的指标。接着,构建反向传播(back propagation,BP)神经网络航班延误预测模型,将终端区交通态势指标、航班信息和天气环境数据等作为输入,航班延误时间作为输出,并利用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)优化BP神经网络进行训练。通过实例验证和分析,基于多机场终端区交通态势的航班延误预测能够有效提高预测准确率,同时,通过粒子群优化BP神经网络的预测模型预测准确率均高于一般的考虑交通态势的BP和遗传算法优化的BP神经网络模型(genetic algorithm and back propagation,GA-BP)。

基于航班信息的飞行区宽带物联网切片方法

面向民用机场飞行区差异化的无线接入与传输需求,提出了一种基于5G系统的飞行区宽带物联网架构,并为内部节点生产数据设计专用网络切片,以实现这些数据的可靠传输。为了提高切片利用效率,进一步利用航班信息预测未来时刻的带宽需求,提出基于航班信息数据的网络切片动态分配方法。仿真结果表明,该方法分配的内部节点带宽可满足生产数据传输的空口延时需求。

信息化技术在机场飞行区不停航施工安全管理中的应用

传统的飞行区不停航施工完全依赖人工进行安全管理,存在管理人员投入大、工作强度高、管理效率低等问题。本文研究应用高精度定位、GIS及物联网等信息化技术,开发一种机场飞行区不停航施工安全管理系统。该系统具备人员、机械越界、机械超高自动预警、根据航空器运行时刻自动向相关人员下发施工管控指令等功能。与传统管理方式相比,可减少和降低安全管理的人员投入和工作强度,有效提高了不停航施工的安全管理效率。

数字孪生在飞行区场地建设和运行中的应用

数字化浪潮下,民航建设逐渐向智慧化转型,机场数字化的程度决定了机场建设运行的质量及效率,以数字孪生为代表的数字化技术正逐步应用到飞行区场地的建设和运行中。在总结飞行区场地建设运行特点的基础上,分析了数字孪生在该领域应用的技术基础,并详细阐述了数字孪生技术在机场飞行区场地建设运行中的架构、功能需求及其关键技术,为进一步进行技术完善和深化研究提供参考。

机场不停航施工中的飞行区安全保障技术探讨

针对机场不停航施工中的飞行区安全保障问题,探讨了飞行区安全保障的技术要求、技术措施和技术难点,以阿布贾国际机场第二跑道及附属工程为案例,介绍了飞行区安全保障的具体实施方案。

新疆地区某机场飞行区道面改造及加铺设计

机场是新疆地区对外高速联通的主要通道,由于地区普遍存在温差大、日照强等特点,机场飞行区道面在使用一段时间后容易出现各种病害,论文从工程概况、现状道面检测结论、旧道面改造设计、旧道面加铺设计、不停航施工等方面对典型的新疆地区机场飞行区道面改造及加铺设计方案进行介绍。

关键链方法在飞行区作业编排中的应用研究

关键链方法是一种基于约束理论的项目管理方法,普遍应用于建筑、航天、国防、软件、制造等行业,能避免任务切换、帕金森定律、优先级等因素导致的时间和资源损失,在有限资源的情况下能促进项目在更短的时间内完成。该方法也同样适用于飞行区作业编排场景,如航空器引导、行李装卸、客舱清洁等,能综合处理作业需求与关键资源之间的约束,降低作业人员、车辆、物料、环境等关键资源冲突,提高飞行区作业资源的利用效率。通过对关键链方法的应用,可以改善飞行区的作业编排过程的许多实际问题,提高飞行区作业的编排效率、监控粒度和监控范围等,降低飞行区作业对航班放行的影响。

无人机仿地飞行在山区测绘中的应用

为提升水文信息化水平,全面高质量服务水利工作,本文针对两个典型山区开展了基于无人机仿地飞行的测绘技术的研究,针对测区地形起伏较大的现状,设计了仿地航线。分别对测区一进行航空摄影测量,对测区二进行机载激光雷达测量,实验结果表明,基于仿地飞行的测区一模型纹理清晰精细,无大范围空洞、扭曲变形、结构漏洞等,场景整体色彩、光照效果协调一致,未见明显拉花现象,三维模型距离中误差为±0.027m,高程中误差为±0.037m,基于仿地飞行的测区二激光点云的高程中误差为±0.051m,均满足实际生产的精度需求,可实现高效率、高精度获取山区的数字测绘成果。

雷暴天气下的多航班备降动态优化方案

空中多次备降极易导致低油量等不安全事件发生.针对区域内多航班集体备降这一问题,选取其中最复杂情况,即航路或终端区存在雷暴天气,首先通过搜集和统计气象数据与历史航迹,得到雷暴天气下飞行限制区的划设标准;然后,将前往备降场方式分为机动飞行与沿航路飞行两类,分别使用A*与改进灰狼-Dijkstra方法开展改航路径规划;先以备降航班飞行总时长最短为单目标,再综合飞行、管制、机场、航空公司等多方期望构建多目标函数,定义动态决策时间间隔,提出一种基于单目标与多目标的区域内多航班备降动态优化方案;最后,使用“8.12”华北运行数据开展仿真验证,在单目标与多目标方案中,面向机动飞行A*算法所得结果分别将飞行总时长减少了100 min和62 min,而面向按照航路飞行的改进灰狼-Dijkstra算法所得总时长分别减少73 min和14 min;并且,在多目标方案中,航班恢复飞往原目的地的时间整体提前了63 min,总成本降低了6.29万元.以上说明,该方案在保证航班备降安全基础上,可兼顾多方需求,提升经济与效率.

基于复杂网络的飞行区冲突关键栅格区识别

为及时、精准监视机场飞行区活动目标间的冲突情况,提出1种基于复杂网络的飞行区冲突关键栅格区识别方法。首先,基于复杂网络理论建立飞行区冲突态势网络,选定7个指标评价网络节点和2个指标评价网络整体;然后,通过改进型GeoSOT飞行区网格对飞行区进行栅格化表征,进而建立灰色综合分析体系,对特征指标、活动目标、运行栅格区、关键栅格区识别、栅格区移除、网络状态、关键栅格区验证等步骤依次分析;最后,以某机场为实例,证明识别结果准确性及该研究体系有效性。研究结果表明:所提灰色综合分析体系可通过对比综合关联度大小有效识别出冲突关键栅格区,并能自行完成结果验证。研究结果可及时、准确监视冲突情况并预防冲突发生,对保障机场飞行区安全、高效运行具有一定参考意义。

基于蚁群融合D*Lite的动态改航路径规划

危险天气下的改航与受限区划设和路径规划算法密切相关,本文针对改航环境构建中Graham扫描结果存在较大无效区域,提出分块后并行扫描.针对危险天气的突发性,为了适用于复杂环境,提出在增量式的D*Lite全局规划路径基础上智能分割、蚁群算法局部搜索的复合结构动态规划方法.通过改进信息素更新策略解决收敛速度慢、耗时长且易陷入局部最优的缺点.实验结果表明,分块并行Graham扫描划设的飞行受限区形状更接近实际,面积缩至原先的48.1%.改进蚁群融合D*Lite的复合结构动态路径规划算法D*Lite-ACO兼顾全局与局部,将重规划范围控制到当前位置与目标点间,在路径长度、规划时间和迭代范围上的评价指标分别提升1.2%、40.7%、66.7%.

基于物元可拓模型的机场飞行区安全风险评价及影响程度分析

为有效解决机场飞行区安全风险因素多、关系复杂、难量化的问题,运用“人-机-环-管”系统工程理论,将影响机场飞行区安全的因素分为4大类,共24个风险因素,构建机场飞行区安全风险多级评估指标体系。采用决策实验室分析法(Decision-Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)结合解释结构模型(Interpretative Structural Modeling Method,ISM)对风险因素间的相互影响程度进行分析,挖掘出表层因子、中层因子和深层因子,从而构建多级递阶层次结构模型以表示风险因素间的复杂关系。利用DEMATEL和层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)进行博弈组合赋权,建立物元可拓模型以对机场飞行区安全风险进行评估。运用物元可拓模型对某机场进行实例分析,结果显示评价结果与该机场实际风险水平基本一致,表明模型具有可行性。

面向特情的航线飞行员视觉注意分配研究

为降低飞行中人因事件的发生比例,保障飞行安全,面向进近过程中飞机发动机火警处置任务,开展模拟飞行试验,探究飞行特情中飞行员视觉注意分配情况;记录被试在4个兴趣区域(AOI)的5项视觉注意分配指标,同时,记录试验中被试的决策行为和飞行绩效指标;结果显示,火警发生前后,飞行员被试在主飞行显示器(PFD,即AOI 2)上的5个视觉注意分配指标均显著高于其他AOI;在火警前阶段,被试在主火警灯(即AOI 1)的注视点数(FC)、注视时间(FT)、FC占比(PFC)、FT占比(PFT)和平均注视时间(AFD)值显著低于导航显示器(ND,即AOI 3)和发动机显示和机组警告系统(EICAS,即AOI 4),而在火警阶段,AOI 1的FC、FT、PFC和PFT显著高于AOI 4;机长组被试在PFD上的FC、FT、PFC和PFT显著低于副驾驶组;机长组更多选择落地后执行火警记忆项目。研究结果表明:飞行特情中,飞行员的视觉注意分配仍服从驾驶—导航—交流—系统管理任务优先规则;主火警灯故障会对飞行员的注意分配造成干扰;飞行经验可以改善飞行员的视觉注意分配。

机场飞行区主动安全技术防范体系构建

空地交通汇聚的机场飞行区是航空安全管控的重点和难点。首先,分析了欧美等航空强国和我国民航在机场飞行区场面活动目标监视、道面异物和健康状态检测、主动安全防范与风险智能管控等采取的信息化手段及存在的问题;然后,构建了“物联、数联、智联”飞行区主动安全技术防范体系与“端-边-云”的互联架构;最后,阐明了场面活动目标态势精确定位与感知、机场道面状态智能监测与性能快速恢复以及机场飞行区风险识别与智能决策等关键技术的研究思路,通过提升机场运行品质和安全绩效等,助力“四型机场”建设和民航高质量发展。

基于QPSO的机场车辆充电优化调度研究

在机场电动特种车辆使用日益增多的情况下,采用无序充电规则的飞行区会产生充电效率过低及充电等待时间过长的问题,这不利于飞行区充电保障的高效运行。针对以上问题,提出一种基于量子粒子群的车辆充电调度算法,以机场车辆充电路程最短及充电排队时间最短为目标建立优化调度模型,用量子粒子群算法进行求解。结合国内某枢纽机场的车辆充电数据进行仿真实验,结果表明,该算法可以降低5.1%的车辆充电行驶路程,降低20.3%的充电排队时间,极大地降低车辆充电在路程中的损耗并提高车辆充电效率,为航班保障正常运行带来极大帮助。

云南省迁入型黄脊竹蝗迁飞路径及适生区分布

为明确迁入型黄脊竹蝗在云南省的迁飞路径及潜在适生区分布,基于2020年云南省黄脊竹蝗监测防治区数据结合云南省地形,利用拉格朗日混合单粒子(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model,HYSPLIT)在线轨迹分析模型,模拟分析黄脊竹蝗在云南省的迁飞轨迹;采用云南省黄脊竹蝗的位点分布和全球气候数据库(WorldClim)历史气候数据,利用最大熵生态位模型MaxEnt,预测黄脊竹蝗在云南省的潜在适生分布情况。结果显示:黄脊竹蝗在云南特有的高山河谷地形因素的影响下和西南季风的助力下,由南部低海拔地区沿着河流及衍生地带逐渐向北迁移扩散,主要路径为勐腊和江城—宁洱—墨江—元江—新平—双柏;黄脊竹蝗可在云南大部分地区生存,高适生区主要位于滇南及主要的河谷或峡谷(怒江、澜沧江、礼社江、元江、金沙江、南盘江、云岭山脉南段)周边。结果表明:温度是影响黄脊竹蝗在云南省的适生分布的限制生态因子;云南特有高山河谷地形地貌特征及其气候因子对迁入型黄脊竹蝗迁移过程的时空分布格局产生了深刻影响,西南季风助推了迁飞型黄脊竹蝗深入云南内地。