空中交通管制自动化系统中飞行冲突概率解析算法的应用

由于空中交通管制指挥监测系统（ＡＴＣＣＭＳ）中航迹预估的不确定性，以它为基础的冲突探测就必须采用基于概率的算法。文中介绍了一个实用的求解冲突概率的解析算法，并用蒙特卡洛方法对它进行了验证，然后对飞行冲突概率的特性做了分析研究，描述了冲突概率应用于冲突报警和冲突求解的基本思想。

尾流飞行风险概率拓扑图的构建方法

考虑尾流遭遇情形下的不确定性与随机性因素,利用蒙特卡洛法对三维空间内的每个尾流遭遇点进行大数据量的仿真实验,提取了尾流遭遇情形下的三维极值参数,验证了一维的极值参数符合广义极值(GEV)分布;提出了三维极值参数的四参数变权重Copula(FPAVW Copula)模型,拟合优度检验的结果表明FPAVW Copula具有比其他Copula更高的精度;利用FPAVW Copula对尾流场内每个网格采样点上的三维极值参数进行了辨识,计算出了尾流空间的风险概率指标分布情况;在此基础上对尾流风险概率拓扑在不同发展阶段的结构特征进行了分析,构建了可视化的二维及三维风险概率结构图,可用来研究尾流场内的风险规避策略及算法.所提方法及思路亦可对其他内外部环境因素影响下的飞行风险概率评估及拓扑结构可视化等热点研究方向提供参考.

计算航路上飞行冲突概率的一种方法

针对飞机在航路飞行时航迹变化的一般情形,考虑预估航迹可能存在的各种误差,修正了航迹改变后的航迹预估误差协方差矩阵,用于改进了的三维飞行冲突概率计算方法。最后用Monte-Carlo方法验证了计算结果的正确性并对结果进行了分析。

最小安全飞行高度的计算

提出了最小安全飞行高度的有向性问题 .考虑了过载、地形起伏撞地概率和航迹爬升角等因素 ,给出了主要方向上最小安全飞行高度的计算过程 。

基于多维极值参数的飞行风险量化评估方法

结合极值理论与多因素耦合系统建模仿真思路,提出了一种基于Copula的多维极值风险评估方法。针对飞行过程中的复杂随机性,基于蒙特卡罗法提取所需要的三维极值参数,验证了所提取极值参数具有和试验数据相同的分布形式,并构建了飞行风险发生的判定条件。在对一维极值参数符合广义极值分布的假设进行证明的基础上,提出了三维极值参数的四参数变权重(four adaptive weight parameters,FAWP),Copula模型利用自适应粒子群算法对一维和三维目标函数中的未知参数进行了辨识,对多种Copula辨识出的三维极值分布进行了拟合优度检验,结果表明FAWP Copula对三维极值参数分布形式的描述最为精确。利用FAWP Copula模型对尾流遭遇情形下的飞行风险概率进行了量化计算,所得指标可用来研究尾流场内的风险规避策略及算法。

基于Copula模型的机翼结冰飞行风险定量评估方法研究

结冰条件下飞行风险定量评估可以为飞机结冰适航验证提供参考指标。提出了极值理论与Copular模型相结合的机翼结冰条件下风险定量评估方法。基于人-机-环复杂动力学模型进行蒙特卡罗仿真实验,提取了关键飞行参数(空速、滚转角和迎角)极值。利用辨识得到的参数进行拟合优度检验,验证了Joe Copula模型能够较为准确描述三维极值参数联合分布形式。通过建立的风险概率判据计算了飞行风险概率,分析表明结冰风险事件往往伴随着飞行安全关键参数不同程度的超限和耦合影响。所提方法可为结冰条件下的飞行风险定量评估和预测管控提供理论参考依据。

基于载荷分级代表性条件的TWIST载荷谱离散方法

增量突风载荷极值对数正态分布是TWIST载荷谱离散的关键要求,现有离散方法存在求解变量较多,载荷分级代表性不足的问题。基于载荷分级代表性条件,提出了一种满足增量突风载荷极值对数正态分布的单迭代变量TWIST载荷谱离散方法。推导了载荷分级代表性条件,得到各级增量载荷极值及其边界所对应的累积超越飞行概率的递推公式;通过增量突风载荷高载截取值求解出各类飞行的飞行次数;以对数正态分布的标准差为迭代变量,利用高载截取值和低载删除值确定了对数正态分布的参数,进而求解出各级离散载荷。通过欧洲10乘10谱和波音5乘5谱2个算例,验证了所提出方法的有效性。

基于混合果蝇优化算法的选址-库存-配送集成优化研究

本文面向企业运营管理实践,构建了一种基于联合补货策略的选址-库存-配送集成优化新模型。作为典型的NP-hard问题,传统算法难以高效稳定地求解,故本文设计了一种新的混合果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA),通过引入进化算法的信息交换、变异、选择操作来增强算法局部寻优能力,采取概率性飞行策略来平衡算法的全局寻优与局部寻优。算例结果表明,新混合FOA算法的准确性和稳定性较标准FOA有了明显的改善,与差分进化、自适应混合差分进化、粒子群优化相比也具有比较优势。

基于多元极值Copula的尾流飞行风险概率评估

在尾流问题日益突出的背景之下,结合人-机-环复杂系统建模与多元极值理论,评估遭遇近距近地尾流情形下的飞行风险概率。基于蒙特卡罗法提取尾流极值参数,验证了一维极值参数符合广义极值(GEV)分布;在此基础上提出了二维极值参数的双参数变权重(DPAVW)Copula模型,利用自适应区间粒子群优化(ARPSO)算法对目标函数中的未知参数进行了辨识,拟合优度检验的结果表明DPAVW Copula模型具有比其他Copula模型更高的精度;在利用Copula模型对尾流三维空间中所有二维极值参数进行描述的基础上,求出了每个网格节点上对应的飞行风险概率值,构建了尾流场内二维及三维可视化风险概率图。所提方法是对飞机系统安全性评估理论与方法的有效补充,对于尾流场内的导航控制与风险规避、机场起降的尾流安全间隔改进、环境风险可视化等研究方向有一定的参考价值;同时也适用于不同状况下飞行风险概率的横向对比分析。

基于极值理论的飞控系统故障后风险定量评估

研究了基于极值理论(EVT)的低频高危事件定量评估方法.构建了考虑驾驶员响应的飞控系统故障后评估模型,介绍了角速率传感器故障后极值样本的获取方法.利用非线性优化模型对极值理论中常用的线性模型进行了改进,针对极值样本分布模型中参数的辨识,对比了几种优化算法对文中评估模型的适用性.采用四种优化算法对模型参数进行了对比辨识以寻求飞行风险条件概率最优解,得出了自适应粒子群算法对文中评估模型适应度最高的结论.最后将传感器故障风险概率加入有驾驶员响应环节的马尔科夫过程模型对飞控系统风险概率进行动态定量评估.其最终结果可为定量评估某型机操纵系统的动态可靠性提供理论依据.

基于可达集方法的结冰飞机着陆阶段安全风险评估

飞机在着陆过程中极易发生结冰的现象,结冰对飞行安全造成的危害极为严重。结冰导致飞机发生危险的原因是由于机翼或尾翼被冰层覆盖后空气动力学行为发生改变,飞机受力异常难以控制。为分析结冰后飞机的稳定性以保证飞行安全,以飞机纵向动力学系统为分析对象,将飞机结冰后状态的描述以可达集的形式进行,直观地判断飞机状态是否可控,以此确定飞机是否处于安全状态。以求解所得的可达集为基础,利用极值定理分析结冰飞机的风险概率模型,由模型计算不同情况下飞机的风险概率,最终得到飞机着陆阶段的安全风险评估结果,并由评估结果指导驾驶员操纵,从而保证飞机的安全飞行。