基于AM-LSTM的飞行区航空器滑行轨迹预测与冲突识别

为解决航空器点源定位难以有效预测而引发冲突风险愈来愈多的问题,构建基于注意力机制(AM)和长短期记忆网络(LSTM)的时间序列轨迹预测模型AM-LSTM,预测未来短时间内飞行区航空器的瞬时点源位置;在此基础上,根据航空器型号和滑行航向对其进行轮廓扩展,以航空器速度作为安全距离权重,通过射线法实现轮廓冲突的判定;并以乌鲁木齐地窝堡机场为例进行验证,利用训练完成的轨迹预测模型预测飞行区航空器滑行轨迹,以识别航空器轮廓间的滑行冲突。结果表明:AM-LSTM预测模型能够准确预测飞行区航空器运动轨迹。未来3 s内轨迹位置预测的平均位移误差为1.05 m,轨迹点位置预测精准性可达94.37%,故能在轨迹预测的基础上精确识别滑行冲突风险,有利于保障飞行区的安全运行。

基于区域控制的航空器滑行轨迹优化模型

针对现有模型解决航空器滑行轨迹优化时冲突约束能力不足问题,提出了一种新的混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型。利用区域划分和区域公共节点网络构建层次化滑行道结构模型,提高了滑行道建模精度,并在此基础上应用区域控制规则实现对滑行道的无冲突占用。同时,基于滚动时域策略对复杂的滑行轨迹优化问题分阶段求解,提高了滑行规划模块的灵活性和求解速度。实验结果表明,利用该模型能够有效回避滑行冲突,降低平均滑行时间和距离,提高场面运行效率。

舰载无人机滑行轨迹控制方法

舰载无人机是航母-舰载机系统的重要作战武器,实现舰载无人机在航母甲板上的自主滑行对于提高甲板作业效率具有重要意义。对舰载无人机滑行轨迹控制方法问题进行了研究。首先,描述甲板滑行任务的过程,在此基础上,建立滑行轨迹控制问题的数学模型,包括舰载无人机甲板滑行运动模型、滑行任务约束条件以及评价轨迹控制任务的性能指标。其次,考虑甲板环境和轨迹控制任务要求,基于模型预测控制思想,将在线滑行路径规划与轨迹控制结合,采用滚动优化方法计算出舰载无人机实际滑行轨迹,并且得到控制指令信号。最后,以"尼米兹"级航母为例,对不同停放位置舰载无人机起飞前的滑行轨迹进行仿真计算,结果表明了模型的合理性和算法的有效性。

基于多目标优化的航空器滑行速度曲线生成

传统的航空器滑行路径规划方法大多给定航空器一个平均滑行速度,并且仅考虑滑行时间最短为优化目标,这些方法不能准确地反映航空器地面滑行过程。为了适应未来基于四维滑行轨迹的机场场面运行需要,针对航空器四维滑行轨迹生成中的滑行速度曲线生成方法进行了研究。首先建立了航空器滑行路段的分段线性滑行速度曲线模型,考虑滑行时间、油耗和CO、HC和NO_(x)污染物排放三个优化目标,提出了一种启发式搜索策略生成了一组航空器帕累托最优的滑行速度曲线,通过帕累托最优前沿分析了各优化目标之间的关系。以重庆江.北机场上一架离港航空器的滑行路径为例进行实验分析,结果表明:滑行速度曲线模型较传统的平均滑行速度能更准确反映航空器场面运行过程,航空器滑行时间最短并不意味着油耗最低,油耗最低也并不意味着污染物排放量最少,滑行过程中的加速次数和加速持续时间对油耗和排放有显著影响,具有一定的实际应用价值。

基于混合整数规划的机场地面运动扰动恢复

针对现有机场地面运动扰动恢复方法对计划路径偏离、滑行道关闭等干扰事件的应对能力不足,以及轨迹调整过程缺少量化评价指标优化等问题,提出一种基于混合整数规划的扰动恢复方法。利用优化技术协调受扰动影响的航空器计划轨迹,降低干扰事件对场面运行效率和其他场面调度问题的影响;同时,引入迭代冲突规避策略提高求解效率。基于真实机场布局的实验结果表明,该方法能够在计划路径偏离和滑行道关闭2类干扰事件出现后,快速、有效地调整航空器的计划轨迹,使机场地面运动恢复安全有序状态。

双蹬技术对于速度轮滑蹬收腿技术影响的研究

研究目的:研究双蹬技术下速度轮滑蹬、收腿技术的变化与应用。研究方法:主要利用文献资料法、比较研究法和观察法进行研究。研究结论:1、双蹬技术的应用,实现了运动员第二次蹬地加速,提高了动力性做功,解决了此滑行阶段出现的降速问题。2、双蹬技术对传统的蹬、收腿技术的影响主要体现在浮腿落地后外韧蹬地动作的出现,双腿蹬地角度都相对一定程度的缩小,上体重心摆动幅度加大,对身体重心和浮腿着地过程的控制提出了新的要求。建议:在长距离项目中,双蹬技术对蹬、收腿的技术的改进效果更加突出,可以帮助运动员取得更好的成绩。

人体-滑板多体动力学模型的建立与实验验证

针对人体-滑板姿态在坡面滑行中复杂的变化规律,构建了适用于坡面及水平面滑行的人体-滑板多体动力学模型。基于现有滑板简化模型,分析了滑板中支架等特有结构,确定了人体-滑板系统全局和局部的12个自由度;提出了滑板的横、纵向坡度角,表征模型中位移及姿态等参数。开展了预定轨迹的坡面滑行实验研究,将部分实验数据作为模型输入,将其他数据所得速度及位移等与理论模型的计算结果进行对比,证明了模型有效。所建动力学模型能够描述人体-滑板系统各自由度上的运动规律,有助于理解滑板运动本质。