深空探测任务智能规划技术发展综述

围绕深空探测任务发展对飞控组织实施的要求,文章介绍了任务智能规划的内涵,总结当前科技成果转化遇到的挑战,结合前沿技术与工程经验,提出通用规划处理流程,从领域建模、智能求解两个关键环节综述当前技术发展情况。针对未来国家重大航天工程需求,提出对技术发展趋势和研究方向的思考,可以为构建飞控任务智能规划通用平台、提升地面任务决策智能化水平提供参考。

基于混合策略鲸鱼优化算法的云计算任务调度研究

针对云计算任务调度过程中存在任务执行时间长、系统执行成本过高及系统负载不均衡等问题,提出一种基于混合策略鲸鱼优化算法(MSWOA)的云计算任务调度方法。首先,使用Tent混沌映射初始化鲸鱼种群以提升种群多样性,使鲸鱼个体分布更均匀;其次,提出一种自适应概率阈值以平衡算法的全局搜索能力与局部开发能力,并在算法随机搜索阶段引入莱维飞行策略,扩大算法搜索空间与搜索能力;最后,设计了任务调度过程中的多目标适应度函数,并利用算法求解云计算多目标任务调度问题。通过CloudSim云计算仿真软件对MSWOA进行仿真实验,并将MSWOA与NOA、ZOA、OAWOA、TSWOA算法进行比较,实验结果表明,MSWOA相较于其他算法,在不同任务规模上都取得了更好的效果,不仅降低了任务最大完工时间和系统执行成本,还提升了系统平均负载率,在云计算多目标任务调度中优势显著。

基于云计算的航空飞行试验数据中心任务调度优化架构设计

为解决航空飞行试验数据中心任务调度行为明显滞后的问题,实现对航空飞行试验数据的实时调度,设计基于云计算的航空飞行试验数据中心任务调度优化架构;设置WiRo中心网络,联合试验数据预测器与飞行任务分配器,完善中心任务调度优化架构体系的基础应用结构设计;根据PSO优化度量值的取值范围,求解惯性权重指标与粒子编码条件,并按照云计算法则,推导函数表达式条件,实现基于云计算的航空飞行试验数据调度模型的构建;在动态数据权限的约束下,计算中心调度任务的资源占用率与长尾延迟参数,实现对任务调度架构的优化配置,联合WiRo中心网络及EMU调度结构,完成基于云计算的航空飞行试验数据中心任务调度优化架构的设计;实验结果表明,云计算技术作用下,长尾延迟最大值为1.11%,单位时间内的数据吞吐量达到了9.85 B/s,由数据吞吐量有限造成的中心任务调度行为滞后的问题得到较好解决,符合实时调度航空飞行试验数据的实际应用需求。

高校工程训练无人机飞控技术的教学设计与实践

文章基于华北水利水电大学理工科类专业的设置和培养方案,将无人机飞控技术引入工程训练实践课程进行教学尝试。从室内室外场地的建设、实体教学展示区、检修区的设置到无人机实训课程的构建,以任务驱动为实训目标,创新性地制订了“常规性考核+奖励性考核”的复合考核模式,极大促进了自主学习能力。无人机飞控技术实践本着以教促赛,使学生在实践教学中能够进行创新拓展,助力新工科发展,培育新时代有创新能力、实践能力的综合人才。

面向教学实践的多无人机任务仿真系统

多无人机协同任务实飞验证难度大、成本高,为此设计一套基于机器人操作系统和开源飞控的多无人机任务仿真系统。该系统将在三维场景下对协同规划任务进行的仿真测试,测试成功后只需简单设置即可进行实飞验证。系统主要包含协同规划、地面站、机载逻辑任务、执行、场景显示及飞行参数设置/数据显示等模块。结果表明,基于该系统的仿真验证结果与实飞结果具有较高的吻合性,既适用于相关专业的教学过程,也可为多种复杂任务实现提供支撑。

基于改进多元回归的飞行签派员训练效果研究

针对飞行签派员培训效果反映出的资质能力进行探索与实践,根据最新的ICAO Doc10106,将飞行签派员的训练任务分为签派放行风险评估、飞行计划与运行监控、飞行后评估,并将其作为3个预报变量,使用改进多元回归方法建立签派员训练效果评估模型,探索3个主要训练任务在飞行签派员资质考核中的权重,为航空公司对飞行签派员的培训提出针对性意见。

基于多任务NR-DenseNet网络的航班延误预测模型

不同于目前大多数只倾向于研究单一的分类或回归任务的航班延误预测方法,该文提出一种基于多任务NR-DenseNet网络的航班延误预测模型,旨在同时实现航班延误等级分类预测与延误时间回归预测。首先,预处理相关数据;其次,建立多任务学习特征提取共享层,使用NR-DenseNet网络提取任务之间的共享参数,深度挖掘任务之间的相关特征;然后,建立多任务学习特定任务层,通过回归器与分类器分别输出特定任务的预测结果;最后,采用损失加权方法对两个任务损失函数进行优化,平衡任务间的收敛速度,提高模型泛化性。将模型应用在宁波机场数据集中,与单任务模型相比回归任务平均MSE降低了23.4%,平均MAE降低了14.2%,分类平均准确率提升了2.7%。实验结果表明,该文方法提升了分类任务的准确率降低了回归任务的误差,可以有效提升模型性能。

双无人飞行平台的多传感器规划调度

双无人飞行平台的多传感器调度问题具有复杂耦合关系,如何合理匹配航线、传感器及目标是问题的难点。为解决双无人飞行平台的多传感器调度中存在的问题,首先,提出了一种航线任务分配机制,通过航线与目标的位置关系进行任务分配,可以有效分割任务并解决两平台间任务耦合的问题。其次,对目标及传感器进行预处理,提前甄别稀缺传感器资源与独立目标以引导后续调度匹配。再次,进行传感器与目标的匹配,以任务收益为基础对传感器进行规划调度,根据传感器资源空闲情况对调度冲突航段进行调整。最后,对未完成既定分配任务的目标进行任务迁移,根据目标任务剩余情况匹配相应航段的可用空闲传感器进行任务的迁移,提高任务收益。为了验证所提出算法的有效性,通过仿真实验与现有算法在10个测试问题上进行了比较,实验结果表明:所提算法在减少大量运行时间的基础上任务收益与稳定性均优于现有算法。

基于运行数据的国产民机动态维修任务间隔优化

为了提升国产民机的基于运行数据的计划维修任务间隔优化技术,丰富国产民机维修大纲维修间隔优化理论,针对不同维修任务的部件寿命特点,提出了基于运行数据的最佳失效分布动态维修间隔优化方法。收集相应维修任务的例行检查与非计划检查维修记录;然后结合任务部件的完整失效数据与右删失数据,采用极大似然估计进行置信区间内的失效分布参数拟合,得到维修任务的部件寿命分布函数;结合民航局咨询通告对不同维修任务的可靠度要求,考虑部件的累计飞行小时分析维修任务的动态维修间隔。研究表明在给定维修任务可靠度条件下,动态维修任务的维修间隔可随部件可靠性寿命规律而变化,反映相应部件的寿命特点,有助于在保障任务可靠度的基础上为缩短或延长维修任务间隔提供建议,为维修任务的维修间隔优化提供理论参考。

无人机地面控制站软件通用化研究

无人机地面控制站作为无人机系统的核心,主要功能包括任务规划、飞行监视与控制、任务载荷监视与控制、链路监视与控制、综合数据管理和情报分发等。经过多年建设,我国无人机地面控制站运用体系已初步形成,但仍然存在各型号无人机地面控制站不通用的问题。软件系统是地面控制站的核心,同样面临如何实现通用化的问题,通过分析地面控制站的软件通用化技术途径,利用“通用模块+专用模块”的设计思路,建立基于数据分发服务(DDS)的地面控制站软件架构,给出一种通用的软件模块划分方法。按照该种设计方法基本可以实现地面控制站软件通用化,再结合地面控制站硬件通用化设计,能够推动地面控制站通用化发展。

基于混合整数规划的航班保障资源调度研究

由于航班起降的实时变化,如何合理调配航班保障设备和人员一直是机场亟待解决的问题。通过分析机场传统调度模式面临的问题和挑战,提出基于混合整数规划的航班保障任务分配模型,模型一按照任务类型和资源工作时间范围计算出航班保障所需最小资源数量,模型二能够根据不断变化的航班执行情况实时推导出所有保障任务清单,结合可用资源清单快速计算出资源分配方式,即获取最优化匹配结果。通过分析算法的实际应用效果,所提出的资源分配方式实现了最优化的调度,提升了航班保障资源利用效率。

工作记忆训练对飞行情境意识提升的实证研究

目的探讨工作记忆训练用于改善情境意识(SA)水平的可行性。方法招募38名空军军医大学大学生,随机分为训练组(n=20)和对照组(n=18),训练组采用双维N-back任务训练2周,对照组采用空白对照。训练前后,选取视觉工作记忆检测任务评估记忆容量变化,情境意识整体评价技术(SAGAT)得分和飞行绩效评估SA水平变化。结果重复测量方差分析显示,相比于对照组,训练组训练后的记忆容量显著提高[负荷2:F(1,36)=11.33,P=0.002,η^(2)=0.24;负荷4:F(1,36)=12.51,P=0.001,η^(2)=0.26],SAGAT得分显著提高[F(1,36)=60.04,P<0.01,η^(2)=0.63],飞行绩效显著提高[F(1,36)=47.75,P<0.01,η^(2)=0.57]。结论工作记忆训练可以有效改善模拟飞行任务中的SA水平,对未来研究具有重要的启发作用。

多无人机协同编队飞行控制研究现状及发展

无人机在军事和民用应用上越来越广泛,为使无人机能够更好地发挥作用,需要采用多无人机编队飞行控制来实现协同侦察、作战、防御及喷洒农药等任务.多无人机协同编队控制技术主要包括信息感知技术、数据融合技术、任务分配技术、航迹规划技术、编队控制技术、通信组网技术和虚拟/实物验证实验平台技术等.首先对国内外多无人机编队相关技术的现状和进展进行综述,然后重点对多无人机编队控制方法进行分析,并对队形设计、队形调整和队形重构等问题进行归纳总结,最后对多无人机协同编队所面临的机遇和挑战进行了展望.结果表明:目前多无人机编队飞行理论方面取得了丰硕成果,但是实物飞行试验仅能实现简单通信环境下的协同编队飞行,任务分配和航迹规划实时性不高,控制方法应对突发情况鲁棒性低,多机多传感器协同感知能力不足,欠缺对实体的仿真实现,未来的研究方向应是突破上述关键技术的不足,开展复杂感知约束和复杂通信环境下的多无人机协同编队飞行研究,提出更加有效的控制方法,并进行多无人机实物编队飞行试验,使无人机能够更好地完成既定任务.

飞行员动态空间表征建构的策略研究

运用动态视觉空间工作记忆任务探讨了飞行员和对照组的动态空间表征的建构特征。从两个方面考察策略运用:(1)在客体运动轨迹表征反应选择项上,根据客体运动轨迹的几何特征将选择项设置为整体型策略和局部型策略;(2)有关策略运用的问卷测试。结果发现,在完成运动轨迹的动态工作记忆时,飞行员更多采用整体策略,控制组更多采用局部。结果提示具有较高空间能力的飞行员在合并运动刺激元素、整合客体表征转化为整体表征时具有优势。最后提出"延时动态空间表征"表达运动客体运动轨迹表征,其空间构型依赖于一段时间的客体运动特性的积累。

一种基于Levy飞行的改进蝗虫优化算法

蝗虫优化算法是一种元启发式优化算法,能够用于解决任务调度问题。已有的改进蝗虫优化算法缺乏随机性,跳出局部最优的能力较弱,改进效果不够显著。针对这一问题,本文提出一种基于Levy飞行的改进蝗虫优化算法(LBGOA)。该算法引入基于Levy飞行的局部搜索机制增强算法的随机性,并采用基于线性递减参数的随机跳出策略来提高算法跳出局部最优的能力。CEC测试实验结果表明,所提出的算法拥有较强的搜索能力,在30个测试函数结果中能够获得17个最优解和6个次优解。将所提出的改进算法应用于边缘计算中的任务调度问题。任务调度仿真实验结果表明,所提出的算法能够有效提高搜索效果,相比GOA、OBLGOA、WOA、ALO、DA和PSO算法,LBGOA的搜索效果分别提升7.4%、7.5%、4.8%、27.7%、29.9%和20.7%。

航空发动机综合飞行换算率的确定

为实现国内某型现役军用航空发动机寿命控制与管理,基于实测飞行剖面和任务混频,研究建立了军用航空发动机综合飞行换算率的确定算法和计算流程。考虑温度对材料强度的影响,将应力剖面向同一温度折算,综合应用雨流计数方法、古德曼方法和线性累积损伤方法,加权计算得到了国内某型现役军用航空发动机同时适用于压气机部件和涡轮部件的飞行任务换算率;基于工厂交付试车、部队地面试车、最坏发动机系数和削顶因子等因素,对飞行任务换算率进行修正,计算得到了国内某型现役军用航空发动机综合飞行换算率。工程应用表明,计算得到的综合飞行换算率准确合理,工程适用。

基于ARM小型直升机飞控系统设计与实现

介绍基于ARM7某型直升机自主飞行控制系统的设计及实现;先简要说明飞控系统的ARM硬件实现和软件架构,然后在该INS基础上,设计并实现扩展卡尔曼滤波器,融合INS数据以准确获得飞机姿态角;进一步设计实现基于位置和速度跟踪的飞行控制器,通过对飞机位置和速度的规划,实现飞机的多任务、长距离飞行任务;地面测试和试飞表明该飞控系统达到设计的要求,性能稳定。

民航飞行员、飞行学员动态空间能力加工水平检测

动态空间能力是对运动客体的反应和处理。采用距离判断任务和相对到达时间判断任务探讨了民航飞行员、飞行学员和普通大学生的动态空间能力的加工水平。结果表明:在距离判断任务上,飞行员成绩好于飞行学员,飞行学员好于普通大学生;在到达时间判断任务上,飞行员成绩好于飞行学员和普通大学生,而飞行学员和普通大学生之间无差异。研究提示飞行训练可提高飞行员动态空间能力的加工水平,现有民航招飞选拔还应重视和引入同时权衡了距离和速度的时间判断测试。

任务管理式新型余度飞控系统的研究

通过对以往飞行控制系统的研究,提出了基于任务管理方式的新型余度飞控系统,即任务按减小通讯量、提高并行性、增加可靠性和均衡负载的原则分割并分配到相应的计算机节点上,协同完成任务。在发生故障时进行动态调度,保证任务的继续执行。而且给出了相应仿真平台的软硬件结构,提供了局域网实时分布仿真系统中一些相关技术的解决方案或策略。

基于任务的航空发动机使用试飞与评估方法

针对航空发动机飞行试验不够贴近作战使用的问题,以使用需求为牵引,提出了一种基于任务的航空发动机使用试飞与评估方法。通过对典型作战任务剖面的分解,提取试验环境和发动机操纵动作,进而融合构建试验矩阵,并利用使用能力和技术指标关联模型进行发动机使用能力评估。针对该方法,提出了使用能力和技术指标关联模型构建、试验环境构建及基于衰减和故障情况下的发动机使用能力降级修正等四项关键技术及解决方法,为进一步开展研究和试验验证奠定了基础。基于任务的航空发动机使用试飞与评估方法,是面向作战使用的航空发动机飞行试验方法的探索,将为飞行试验与部队试验有效衔接及进一步完善试验与鉴定技术提供参考。