基于FCM-SVM方法的时空航路网交通状态识别研究

识别时空航路网络交通状态,分析交通态势时空特性,可为管控航路交通拥挤提供科学依据.选取航段交通流量、交通密度和交通拥挤度作为评价参数,建立FCM航段交通状态等级划分模型,划分航路网航段交通状态等级;构建基于数据驱动的SVM航路网交通状态识别模型,计算路网交通拥挤指数,识别交通拥挤态势和拥挤瓶颈;采用雷达实测航迹数据对模型进行了验证,实验结果表明,模型符合实际,状态准确率较高,可用于航路网交通拥挤态势识别与监控.

开放区域航路网战术协同控流策略研究

为降低航班运行延误、提高航路资源利用率,从空管部门和航空公司协同角度研究空中交通开放区域战术控流问题。引入协同决策理念和航路配流思想,考虑航路瓶颈点容流关系和航空器时间间隔标准,整合空中等待和改航等策略,研究建立了开放区域航路网络交通流模型,给出了协同控流策略及其执行程序。采用实际航班运行数据,对所提方法进行了仿真验证。结果表明,用于仿真验证的30架航班总延误时间降低了17.7%,不仅有效减少了航班延误、充分利用了航路资源,而且提高了航空公司参与决策的自主性与积极性,有利于区域航路交通流协同优化控制。

基于单向循环航路网规划的航路交叉点及航段容量模型研究

随着航空运输业的高速发展,有限的空域资源已越来越不能满足需求,使得空中交通日益拥挤,迫切需要一种新型的空域结构来缓解当前空中交通出现的问题。为更深入地认识单向航路,首先阐述了单向航路的基本概念和特点,然后进行了量化的分析。针对单向航路和混合航路两种情况,分别建立了相应的交叉点容量的计算模型。随后对单向航路和混合航路中有穿越情况的航段容量进行建模。最后以京昆大通道上某个交叉点为例,使用Matlab软件编程进行算例仿真。仿真结果表明,单向航路上的交叉点容量和有穿越情况的航段容量均要大于混合航路,在一定程度提高了运行容量。

基于渗滤中心性的中国航路网抗毁性研究

为有效识别航路网中的脆弱环节,评估关键航路点失效后航路网运行效能的下降程度,从复杂网络视角对中国航路网的抗毁性进行实证研究。首先,基于通航的机场OD(origin destination)对建立改进的介数中心性,即渗滤中心性,统计拟合结果对比表明,渗滤中心性较度中心性和介数中心性能够更准确地反映航路节点的运行重要度。然后,分别以航路点度值、介数和渗滤中心性为攻击偏好参数,以非直线性系数为航路网络效率测度,观察航路网受到攻击后非直线性系数的增长情况。实验结果表明,中国航路网对随机攻击具有极强的抗毁性,对蓄意攻击具有脆弱性;以渗滤中心性为攻击偏好参数,攻击的准确性和强度显著优于度中心性和介数中心性,验证了渗滤中心性作为航路点重要性测度的有效性。

航路网上航空器安全间隔理论研究

为了有效解决空中交通拥挤和地面等待等一系列影响民航业发展的突出问题,本文探讨了航路网规划设计与航空器安全间隔理论相结合的方法,首先在现有航路网规划设计的基础上,以北方机场群为依托,研究了局部航路网的发展方向和优化模型,然后分析了安全间隔理论模型的研究成果,最后在两者的研究基础上提出了多种航路网与安全间隔理论相结合的新思路,以便接下来进行更深入的研究,从而在两者之间找到契合点和突破点。

航路网关键节点识别及抗毁性分析

为研究关键航路点的失效成本,给空管和航空公司提供决策支持,基于我国航路网结构,从机场间的连通时间成本出发,提出基于改航可达性的关键航路点识别算法,将识别出的关键航路点与其他网络指标下的关键航路点进行抗毁性仿真对比。研究结果表明:中西部连接处航路点失去通行能力后,航班绕飞的时间成本较大,具有较大的改航可达性;A461、G212、A593等主干航路上的航路点拥有较大的加权改航可达性,总时间成本较大;识别出的关键节点拥有较大的度和介数值;基于度值和加权改航可达性的连续攻击对航路网破坏较大。

基于航路网的批量航线自动规划方法研究

在大批量飞机出动时,出动航线在空中交织形成复杂网状结构,飞行冲突调解难度加大。为提高空中通行能力,减轻任务指挥压力,提高空战场通行能力,文章提出一种基于航路网的航线自动规划方法,综合考虑任务路径长度、航路网运行安全性等因素,基于航路网自动批量规划飞行航路,以提高空中通行容量、任务飞行经济性以及战机出动频率。

空中航路网规划方法研究

空中航路网的合理规划对航空兵发挥作战效能具有重要影响。文章首先分析了航路网规划时要考虑的因素,明确了规避其他空域的要求,界定了航路网规划的约束。在此基础上,提出了航路网规划方案:通过将空域聚合成空域团,缩减问题规模;通过引入德劳尼三角网,离散化描述航路网规划可用的空间;通过在三角形内划设枢纽点,并根据枢纽点的属性划设航路段,最终得到能够满足要求的航路网。

基于航路网流率协同控制的高密度机场航班交通流运行诊断与识别

全球各国的空中管理系统都会面临着航路网络拥堵和分配不均的情况,尤其是针对在某节点或者某区域网络的流量使用可能会出现暴增现象以至于突破网流率的上限范围,最后导致航班延误乃至一些意外事故的发生。因此,空中航路网络流量的合理化监管与协同控制已经成为各个民航公司首要解决和优化的难题。在一般高密度、吞吐量大的民用机场,如何更加智能诊断、识别并调配空中的航班交通流的运行,是当下机场运行的重中之重。本文旨在利用先进的网络技术以及信息技术对航路网络流量进行实时监控和科学调配,采用数据挖掘、数学建模等先进思想解决上述难题,力争实现空中航路网络的通畅、机场航班高效有序地运行。

无人机应用发展关键基础设施与低空公共航路网规划

当代无人机特点是数量众多、应用范围广、活跃频次高和用户众多。对于安全运行,高标准的无人机软硬件系统可靠性和鲁棒性至关重要。无人机运行高度依赖于新技术和外部高技术基础设施。其中,低空公共航路网(又称低空“天路”)是一种保障低空无人机安全和高效运行的关键新型基础设施。深入研究与推进低空“天路”为核心的无人机应用基础设施建设对于发展城市空中交通网、助力智慧交通发展非常有意义。文章在梳理无人机应用关键基础设施的基础上,进行了基于低空“天路”的新型基础设施建设的未来展望。

城镇化区域无人机低空航路网迭代构建的理论体系与技术路径

由于低空环境复杂,当前以无人机为应用主体的低空空域资源开发安全性和利用效率较低。而随着无人机数量的迅猛发展和商业化应用的快速扩张,旺盛的飞行需求与有限的飞行空间在低空的矛盾日益突出,如何安全、高效地管理无人机低空活动成为突出问题。目前各国都在探索解决途径,其中无人机低空航路是一种由中国科学院率先提出并得到业界和中国民用航空局认可的无人机低空交通和低空资源高效利用的综合解决方案。然而,这一概念还处在探索阶段,如何构建还不太明晰,尤其是对于地表环境复杂和高动态变化的城镇化区域,如何快速获取高精度的地理信息以满足无人机安全、高效飞行也是一大难题。鉴于遥感技术在航路的敏感信息提取与深化处理方面呈现出良好的应用前景,本文提出一种基于遥感和地理信息技术的城镇化区域低空公共航路网的高效迭代构建方法,并从理论支撑和已有研究基础论证了该方法的可行性。该研究技术路径主要包括基于地面路网生成具有多高度层的Ⅰ级航路网,以充分利用地面交通设施;利用航路正约束地理要素生成Ⅱ级航路网,如沿路的城市绿地和水域;规避负约束地理要素构建Ⅲ级航路网,主要包括建筑物、通信盲区和电力线(杆)等;最后,通过仿真飞行和实际飞行测试分别生成Ⅳ、Ⅴ级航路网,通过实际量测对比分析来检验无人机飞行的环境地图,保证飞行的安全性。以上方法基于遥感、地理信息、航空、交通等交叉学科解决无人机低空运行难题,为构建无人机低空航路网提供了一种新思路。更进一步讲,本文在低空领域运用地理学方法构建无人机航路网,是继无人机遥感应用之后无人机在地理学应用的又一大突破,同时也拓展了地理学的研究范畴,必将推动地理科学发展。

基于TOPSIS融合法的航路网关键节点识别及抗毁性研究

基于我国航路网数据对航路网关键节点识别及抗毁性进行了研究。首先,通过TOPSIS方法将局部信息(度)、全局信息(改航可达性)和业务量信息(流量强度)3项指标进行融合,形成多属性指标综合表征节点重要性。然后,开展了实例仿真,对网络进行连续打击以验证识别结果,其中延续使用改航可达性这一新算法来表征全局信息。研究结果表明:基于多属性决策的关键节点主要集中在京沪、京广、京昆、沪广、广贵线上;多属性指标相比于单一指标,在少数节点失效时更能高效地摧毁网络。研究结果可为空管流量管理和航空公司运力调配提供决策支持。

基于雷达轨迹数据的航段拥堵分析

基于雷达轨迹数据,提出用平均飞行时间表征航段拥堵定义,分析了雷达轨迹数据,采用矢量叉积法提取出有效的航段数据,建立了基于区间估计法的航段拥堵模型,能实现管制员有效实时的评估空域航路网中航段的拥堵态势,且基于雷达轨迹数据的评估比传统的主观评估更具有实时性和客观性,为提高航班的运行效率具有重大意义.基于云南空管局的雷达轨迹数据,对G212航路中的航段XFA-MEBNA进行拥堵分析,并得出航段XFA-MEBNA 1 d的拥堵态势.

批量航线航段高度分配方法研究

针对航路网中任务航线高度层的最优分配问题计算规模大、算法难以达到性能需求的难题,文章将问题拆解为两步进行研究,先宏观寻找最优局部,再微观寻找局部最优,保证优化效果的同时大大降低了时间开销。文章在研究过程中提出基于遗传算法的主飞高度优选方法,以及基于环境与个体选择自平衡的航段高度优化调整方法,合理分配任务途经各航段飞行高度,充分利用整个航路网中各高度层的流量容量降低空战场交通冲突概率,提高了计划的可执行性。

地理学研究与无人机应用相互借力发展——“地理科学进展与无人机应用”专辑序言

无人机是高新技术领域技术含量高、多学科融合度密集、技术更新换代迅速和应用普及度高的典型代表。当代地理学的发展借助无人机的应用得到很大拓展,在自然地理过程的空间视角拓展与全景动态展现、高清对地遥感数据应用、农林植保辅助作业、旅游资源利用与开发,以及低空空域资源开发与低空航路网规划等方面显得尤为突出。