Multi-Topology Hierarchical Collaborative Hybrid Particle Swarm Optimization Algorithm for WSN

Wireless sensor networks(WSN)are widely used in many situations,but the disordered and random deployment mode will waste a lot of sensor resources.This paper proposes a multi-topology hierarchical collaborative particle swarm optimization(MHCHPSO)to optimize sensor deployment location and improve the coverage of WSN.MHCHPSO divides the population into three types topology:diversity topology for global exploration,fast convergence topology for local development,and collaboration topology for exploration and development.All topologies are optimized in parallel to overcome the precocious convergence of PSO.This paper compares with various heuristic algorithms at CEC 2013,CEC 2015,and CEC 2017.The experimental results show that MHCHPSO outperforms the comparison algorithms.In addition,MHCHPSO is applied to the WSN localization optimization,and the experimental results confirm the optimization ability of MHCHPSO in practical engineering problems.

教育数字化可持续发展的UGBS机制——从何处来?向何处去?

文章从历史哲学和政治哲学的高度出发,认为教育信息化是教育领域的“工业革命”,目标是实现作为“信息型”实践的教育从劳动密集型向技术密集型的制度转型,UGBS机制的产生在这一进程中有其逻辑必然性且揭示了这一转型独特的动力学机制。对此,文章提出了UGBS概念化这一理论命题,即明确四大行动主体及其交互关系。基于“大学—产业—政府”三螺旋结构这一概念框架,结合中国教育信息化发展历史对UGBS机制的产生与发展进行了回顾与阐释,实现了历史与逻辑的统一。文章从系统论和生态学视角出发,尝试对教育数字化进程中“UGBS机制究竟向何处去”这一问题进行了回答,提出教育变革的历史轨迹正从“布朗运动”向“莱维飞行”切换,UGBS机制未来需要应对教育创新之“莱维飞行”中潜藏的风险,教育数字化让教育生态系统进化始终处于混沌边缘,UGBS机制中蕴涵着教育数字化可持续发展的密码,在破解UGBS基因组密码的同时要谨防其发生负面的基因突变。

航班延误特征可视分析方法

为分析航班延误发生规律,提出一种数学模型联合多视图协同的可视分析方法。对SEIR传染病传播模型进行调整,建立航班延误传播模型分析延误的传播特征,在此基础上,运用频繁子图挖掘算法提取延误频繁模式;设计基于中点分割的地图网络图、矩阵热力图和时序图,分析延误的时空分布特征;设计VA-FDC系统用于方法验证。实验结果表明,VA-FDC能够有效分析航班延误时空分布特征,依据航班延误传播模型准确描述延误传播特征,为相关部门有效措施的制定提供借鉴。

“飞地互飞”经济发展模式研究——来自浙江丽水深化山海协作发展“飞地经济”的经验

浙江丽水“飞地互飞”是在全省深化实施山海协作工程重大背景下,基于“飞地经济”理论和“正向飞地”“逆向飞地”实践基础上探索出的经济发展模式。该模式探索呈现出“刚性逆飞”到“加强逆飞”再到构建横向生态产品价值实现机制“新互飞”的历史发展脉络。这一实践经验,有其发生的行动逻辑,体现出政府刚性与市场柔性的相机抉择,并取得了通过要素资源的“异地”“在地”双向流动和跳跃式“转移-输送-集聚”来增强区域发展新动能的初步成效。在当前浙江高质量发展建设共同富裕示范区背景下,该模式可为全省26个山区县加快发展山海协作“飞地”建设的管理机制创新、横向生态产品价值实现机制构建等方面提供有益借鉴。

空地一体化测绘多无人机飞行协同控制方法

针对多无人机在协同编队飞行过程中通信信息利用率低,导致无人机轨迹规划效果差、效率低等问题,本文提出了一种空地一体化测绘多无人机飞行协同控制方法。利用A*算法改进一致性算法,对多个共同飞行的无人机实行任务分配,通过改进的一致性算法实行轨迹规划。根据无人机航向角、飞行高度和速度等信息,对无人机进行编队控制,实现多无人机飞行协同控制。实验结果表明:所提方法避障效果较优,适用于各类对多无人机控制精度要求较高的工作。

基于任务优先权的军民航飞行活动协同排序模型

随着空域资源需求的不断增大,军民航间飞行矛盾日益突显。为解决此问题,本文以国务院、中央军事委员会空中交通管制委员会提出的“军民航空管联合运行”为背景,引入军民航共享空域的概念,重点研究了在此类空域中军民航飞行活动协同排序(CMFCS,civil-military aviation flight activity collaborative sequencing)问题。首先,基于军民航各自飞行任务特点与差异,对军民航飞行任务的种类进行划分,并使用层次分析法确定各类飞行任务的优先权原则;其次,以军民航飞行活动总延误时间成本最小为目标,建立CMFCS模型;最后,使用遗传算法对模型进行求解,确定军民航飞行活动批准进入共享空域的时间序列。研究结果表明,与经典的先到先服务(FCFS,first come first service)策略相比,协同排序策略得到的总延误时间成本降低了72.17%,优化效果显著且更符合实际,能够实现军民航共同使用国家空域资源,保障飞行活动安全、有序、高效地运行。

高速飞行器编队通信保持控制与协同制导技术研究综述

在高速武器平台网络化的背景下,对于高速滑翔飞行器(以下简称“高速飞行器”)的研究不再局限于多约束下的制导方法,而是亟须破解多飞行器协同制导控制技术难题。通过总结部分军事大国研制高速飞行器的发展历程,分析了目前多飞行器协同作战的发展现状与趋势,进而引出研究多飞行器协同制导控制技术的必要性。随后分别对编队通信保持控制技术、带飞行时间约束的协同制导控制技术以及带飞行角度约束的协同制导控制技术的研究现状进行了梳理,为多高速飞行器协同作战探索解决思路,最后对多飞行器协同制导控制技术的未来发展方向进行了展望。

考虑资源需求差异的印包设备网络协同制造资源匹配方法

目的包装印刷装备行业存在制造资源分散、产业协同不足和效率低等问题,针对网络协同制造中的制造资源匹配问题提出一种有效方法。方法从不同子任务资源需求差异视角出发,构建基于TQCS制造资源评价指标体系及制造任务约束体系,通过层次分析法计算不同子任务的权重,以资源与任务的匹配度最大为目标函数,提出基于莱维飞行–遗传算法的网络协同制造资源匹配方法。结果改进的资源匹配方法相较于传统方法,能够得到成本更低、时间更短的方案,并且改进的遗传算法的寻优能力更高。结论相较于传统方法,改进的制造资源匹配方法的目标函数更合理、权重取值更客观、寻优能力更好,能够得到更为合理的制造资源匹配方案。

一种多飞行器协同的GNC系统飞行模拟平台设计

空间站在轨组装和长期运营阶段涉及到多飞行器独立飞行、飞行器间交会对接、多飞行器组合体融合控制、多飞行器分离过程控制和飞行器返回再入等复杂飞行任务,完整、真实的飞行模拟是必需且至关重要的.基于时间同步、实时数据交换的分布式一体化仿真架构,设计了一种多飞行器协同的通用半物理制导、导航与控制(guidance,navigation and control,GNC)系统飞行模拟平台,可很好地满足复杂系统的飞行模拟需要.平台由若干灵活、可扩展的通用模拟器构成,单个模拟器通过配置可以实现任一飞行器的功能,能够独立对指定飞行器的全任务过程进行仿真.平台通过靶场仪器组B时间码(inter-range instramentation group-B,IRIG-B)信号进行时间同步,利用1553B总线完成动力学仿真数据实时交换,并在多模拟器之间通过协调机制实现热并网后进行协同仿真.该模拟平台成功应用于空间站飞行控制演练.

基于事件触发队形优化的多四旋翼无人机协同吊挂运输系统控制

无人机吊挂运输系统控制是近年无人机飞行控制方法与工程应用的热点研究之一.本文提出了一种基于事件触发队形优化的多四旋翼吊挂运输系统控制方法,在实现负载运输的同时,通过动态调整无人机集群队形降低无人机功耗.根据负载的期望受力,通过构建优化算法滚动求解四旋翼集群当前时刻下的最优队形,并利用事件触发机制降低优化问题求解计算量.进而,采用反步法设计协同飞行控制律,并通过李雅普诺夫方法证明了闭环系统的稳定性,以及有限时间内事件触发次数的有界性.最后,通过数值仿真验证了所提出控制方法的有效性.

民航飞行教员合作能力测评方法研究

为实现民航飞行教员合作能力的量化评价,基于合作问题解决(Collaborative Problem Solving,CPS)框架提出了一种飞行教员合作能力测评方法并进行实例验证。首先,结合飞行教员工作情境及任务需求,采用21世纪能力的教学与评价(Assessment and Teaching of 21st Century Skills,ATC21S)项目开发的CPS框架,以情景问答形式设计合作能力测评方案;通过实施专家问卷,证实了CPS框架在飞行教员应对极端飞行情景下的适用性及测试设计合理性;最后,开发了民航飞行教员合作能力测评系统模块,应用该模块采集了飞行教员数据进行验证。结果表明:CPS框架可以用于民航飞行教员的合作能力评估;同时,社会技能(参与、观点采纳和社交管理),尤其是适应性响应是影响飞行教员合作能力水平的关键因素。基于CPS框架的民航飞行教员合作能力测评方法具有适用性和推广价值,为下一步开展飞行教员能力测评、选拔及训练提供了基础和参考。

协同决策机制下的时隙二次指派

随着中国民航的快速发展,航班不正常变得越来越严重。由空管、航空公司与机场三方构建的协同决策机制成为应对该局面的重要手段。本文研究航空公司在协同决策机制下,当时隙资源发生严重不足时,对时隙进行二次指派的方法。文中建立了一种基于航班波运行方式的航班时隙指派模型,针对模型的特点与实时决策要求采用模拟退火算法求解。最后通过实例证明了采用本文的方法可以大幅度减少旅客总延误时间。

自主取消航班的协同式时隙二次指派方法

为了改善不正常航班恢复的实用性和有效性,研究了协同决策机制下航空公司时隙二次指派的问题,提出了航班波运行模式下自主取消航班的非平衡时隙指派模型.通过定理证明分析出模型的特性,由此设计出两阶段交替使用的求解过程:第1阶段进行模型平衡化并运用压缩式算法得出平衡优化解;第2阶段运用深度优先算法通过启发式航班取消获得非平衡模型优化解.分析结果表明,本方法不仅减少了旅客延误时间并可节约时隙资源,同时也提高了方案执行效率,可以满足不正常航班恢复中快速决策和经济有效的要求.

基于Opengl的飞行团队协作能力评价系统开发

现代大型飞机控制和操纵十分复杂,可靠性要求高,很难由一个乘员单独完成,需要机组成员之间相互配合共同完成作业任务。飞行团队的合理搭配、科学训练及综合评价是高效安全完成飞行任务的重要保证,也是座舱资源管理中的重要内容。依据飞行团队任务的相关特征,研究影响飞行团队作业高效安全的相关因素,为飞行团队的组建和选拔训练提供一系列的理论和方法。通过C++编程得到团队协作能力评价系统。对实验结果进行分析,发现该测试工具难度适中,区分度良好,具有较好的一致性和稳定性,符合实验要求。该系统可以作为一种可靠的工具来进行相应的测试,可用于相关飞行团队的协作能力测试。

基于协同决策的多航站楼停机位实时分配算法

针对多航站楼机场停机位实时指派问题,提出了基于协同决策并考虑航空公司时隙交换公平性的机位实时指派算法。该算法将多航站楼资源的可共享性考虑到指派算法中,以最小延误费用原则为约束,采用混合集合规划进行指派模型的建立与求解。该算法在保证多航站楼停机位资源有效共享的前提下,充分实现了航空公司时隙交换的公平性,并且使延误引起的多方成本最小化。算例说明:本文提出的算法可以有效解决多航站楼的机位实时分配问题。

基于蚁群算法的多跑道航班协同调度建模

针对终端区航班拥堵问题,模型通过读取进离场航班的航班号、机型和所属航空公司等实时信息,以提高航空公司效益性和航空公司之间竞争公平性为目标,建立了多跑道航班协同调度(CDM GDP)的多目标动态优化模型,采用蚁群算法对模型进行仿真.经过仿真验证表明,模型优化算法与先到先服务(FCFS)状态下航班排序相比,延误损失降低70.10%;延误损失偏差和降低38.64%.

基于多算法协作的航班运行风险辨识研究

针对使用单一算法难以大幅提升航班运行风险辨识精度的问题,首先详细分析航班运行工作流程,筛选出重要评估指标15项,精选X航100个航班案例作为数据样本,使用粗糙集理论约简得到9个风险核心指标;然后选用支持向量机（SVM）和神经网络2种机器学习方法,分别建立风险辨识模型计算风险等级,并将其与基于模糊算法的X航风控系统运算结果对比;进而,依据各算法优缺点,构建多算法协作模型;最后使用G航和N航日运行数据检验模型有效性。结果表明：神经网络方法对低风险分辨效果最好;SVM对中高风险辨识能力最强;用所构建的多算法协作模型计算结果的正确率最高可达95%。

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。

基于多平台实现的UCAV攻击编队自主协作系统设计

为了实现无人战斗机的编队攻击,在深入分析编队协作复杂性的基础上,采用模块化设计,根据高可靠性原则,在V isual C++6.0环境中,提出了一种可以在不同平台中实现功能的UCAV攻击编队自主协作系统的设计方法,并对各个子系统的组成和功能进行了探讨,给出了该系统在整个作战过程中的工作流程,最后对正常攻击、单个任务失败、基于不同平台的系统实现3种情况进行了仿真分析。结果表明,该系统能够在不同的平台中可靠地实现UCAV编队自主协作攻击过程。

基于级联BP神经网络的航班撤轮挡时刻预测

合理的航班协同离场前排序可以提高机场、航空公司、空管等部门的运行效率和可预测性,减少航班起飞前的等待时间。准确地预测航班撤轮挡时刻是建立航班起飞顺序的先决条件,对调整起飞前航班排序和计算航班起飞时间具有重要的决策意义。提出一个基于级联BP神经网络的航班撤轮挡时刻预测模型。该模型分别在航班过站过程的不同时刻进行航班撤轮挡时刻的预测,并进行过拟合研究。实验结果表明,与目前采用的经验统计预测模型相比,在相同时刻,该预测模型具有更高的预测准确率。