面向智能视频监控的空中交通管制员图像分割

为解决复杂场景下空中交通管制员检测与分割精度低、鲁棒性差的问题,提出一种基于掩码区域卷积神经网络(Mask Region-based Convolutional Neural Networks, Mask R-CNN)的管制员图像分割模型ATC Mask R-CNN(ATC Mask Region-based Convolutional Neural Networks)。首先,构建管制员监控图像数据集(ATC Monitor Image Dataset, AMID)并用于模型训练、测试;其次,在主干网络中引入瓶颈注意力模块(Bottleneck Attention Module, BAM)以增强管制员特征提取,采取改进的柔性非极大值抑制算法(Soft Non-maximum Suppression, Soft-NMS)替代NMS算法进行候选框选取,提高对遮挡目标的检测分割;最后,基于AMID进行管制员图像分割试验。结果显示:ATC Mask R-CNN的精确率、召回率和平均精度分别为96.49%、95.62%和88.84%,表明了该方法的有效性。与Mask R-CNN相比,ATC Mask R-CNN有效降低了复杂场景的不利影响,更适用于管制员工作场景,可以为管制大厅安全管理自动化应用提供技术支撑。

空管一次监视雷达信号处理方法研究

空管一次雷达获取的雷达数据由于包含异常值、存在干扰或数据点缺失,需选取合适的处理方法,以获取有效测量值。本文设计并验证了4种雷达信号处理方法,即基于线性回归的方法、巴特沃斯低通滤波、零相移滤波、分段滤波。利用基于线性回归的方法进行了异常数据的剔除和补偿;利用巴特沃斯低通滤波后去除了高频噪声,曲线光滑无毛刺,但结果存在滞后且开始部分有扰动;零相移滤波解决了高频噪声的干扰,但同时抑制了波形和信号的峰值。最终设计了分段滤波的方法,结合低通滤波和线性回归,将数据分段,峰值部分采用线性回归,其他部分低通滤波。既保留了雷达信号的峰值,避免波形被抑制,同时去除了高频噪声,为后续的计算奠定基础。

空管A/C模式二次雷达仿真软件设计

随着我国空中交通管制事业的迅猛发展,新一代二次雷达系统正逐步投入使用,为节约生产二次雷达系统过程中的巨大成本,研制出一套二次雷达仿真软件,设计一种A/C模式二次雷达仿真方案。该论文对A/C模式二次雷达工作原理和工作场景进行研究,根据原理分析该模式雷达仿真功能,介绍了二次雷达探测的影响因素、仿真用途及仿真功能需求。根据功能需求对A/C模式二次雷达仿真软件总体设计方案进行了研究,搭建仿真软件构架、进行界面设计,根据原理划分功能模块,并按照工作流程原理设计调用关系。同时,进行了A/C模式二次雷达仿真软件设计,详细介绍了各模块的设计思想、工作流程、工作原理及算法。最后进行仿真软件场景测试应用,设置了2组仿真参数并进行测试,测试结果显示仿真软件可以使用。该软件的设计能够为空管A/C模式二次雷达研究提供支撑。

关于AirNet空管自动化系统监视数据处理的研究

AirNet空管自动化系统由中国民航第二研究所研发,是一套基于Linux多任务操作系统的空管自动化系统。该系统主要对监视数据和飞行计划数据进行处理,为管制员提供航空器在空中的飞行动态信息、安全间隔信息和相关告警信息。AirNet空管自动化系统是管制员进行空中交通管制的重要工具,是空管运行部门主要的空中监视手段。本文主要对AirNet空管自动化系统监视数据处理功能进行研究,以便更好地掌握和使用该系统。

基于视频分析的空管员违规行为识别方法

为利用视频数据对空管员违规行为进行智能化分析,降低不安全事件发生率,提出2阶段的违规行为识别模型(AR-ResNeXt),基于实地调研构建空管员视频数据集,利用最小化动态多实例学习损失函数和中心损失函数,获得违规行为检测的判别特征表示,结合异常回归网络和ResNeXt网络,完成对空管员违规行为的时序区间检测与动作分类。研究结果表明:AR-ResNeXt模型在自制数据集中,其帧级AUC达到82.9%,分类准确率达到87.8%,可准确识别空管员发生违规行为的时序区间并进行分类,研究结果可为保障空中交通安全奠定基础。

航空管制中心系统相关问题研究

随着空中交通管制流量的持续增加,航空管制任务不断增加。作为支撑管制员进行管制指挥工作的关键平台,航空管制中心系统的重要性与飞行安全息息相关。文章旨在分析研究有关航空管制中心系统的问题,探讨如何构建一个功能齐备、性能卓越、通用性强、可靠性高、安全性佳的航空管制中心系统。

空管雷达威力数字化分析

针对空管雷达网任务筹划系统雷达威力图数据密度低、精度差、负仰角数据缺失和人工读图效率低等问题,提出了一种基于图像处理的空管雷达威力数字化分析方法,自动计算威力图像素点位置和雷达威力图坐标对应关系,补全缺失数据;给出了威力图量化处理流程和实际威力计算方法,进而达到自动分析实际雷达探测性能的目的.实际处理结果验证了该方法的有效性.

针对雷达管制的模拟训练系统设计

空中交通管制任务日益繁重,雷达管制员队伍在不断扩大。雷达管制员的管制能力对于航空运输的高效、安全运行起到至关重要的作用。雷达管制模拟训练系统是一种针对雷达管制岗位的模拟训练软件,适应空中交通管制新型人才培养的需求,可用于雷达管制人员岗前培训和换季培训,为空中交通管制的雷达管制岗位培养具备协调决策、驾驭复杂系统能力的高技术人才,提升雷达管制人员培训效率,提高雷达管制人员的业务能力,确保空中交通管制安全、顺畅、高效运行。

风电场对雷达设备的影响评估与干扰抑制技术研究现状与展望

作为清洁能源的一种形式,风力发电目前在全世界受到高度关注。研究表明风电场可能对航管监视、气象观测等雷达设备产生显著影响。该文在介绍风轮机雷达散射特性及其微动特征的基础上,从影响评估与干扰抑制两个方面系统分析了风电场对航管监视及气象观测等雷达设备的影响,对现有的影响评估方法与干扰抑制算法进行了梳理,提出了其中的关键技术和尚待解决的问题,给出了后续可能的发展方向与展望。

二次雷达S模式综述

A/C模式的二次雷达在目标数量增加到一定程度时暴露出许多问题,S模式是欧美国家开发的先进二次雷达协议,正在逐步取代传统的A/C模式。文中全面而简略地阐述了S模式的协议内容和工作机制,包括:S模式的起源和特点;S模式询问信号和应答信号的格式、含义、分类及询问应答机制;S模式的上下行数据格式、含义及涉及的重要问题;S模式的兼容性、锁定技术、Squitter模式、数据校验和干扰问题。最后,介绍了S模式在多个领域的应用情况。

风电场对航管二次监视雷达S模式的影响分析

风电场作为一种运动的大型障碍物可能对航管二次监视雷达的性能产生影响。目前航管二次监视雷达正在经历逐步由A/C模式到S模式的转变升级,研究风电场对航管二次监视雷达S模式的影响,对保障民航飞行安全具有重要意义。该文在S模式和A/C模式信号特征对比分析的基础上,分析了S模式询问信号和应答信号可能受到风电场影响的条件,并由此给出了S模式二次雷达附近可能受风电场影响的飞行范围的计算方法,同时给出了其与A/C模式影响范围的定量化比较。该文所提方法及相关结论可以为风电场附近的雷达选址(或新建风电场选址)和飞行程序的设计提供依据。

星基ADS与雷达误差校准算法的研究

基于星基自动相关监视(ADS)系统和雷达各自的特点,分析了空中交通管制中ADS与雷达数据融合的模型,提出了在传统的地心地固(ECEF)坐标系中星基ADS和雷达系统误差校准的算法。同时,针对ADS数据的特性,又进一步提出了在Geodetic坐标系和以雷达站为极点的极坐标系(以下简称雷达站极坐标系)中的系统误差校准算法。最后,对校准效果进行了仿真分析和比较,并介绍了一种有效应用上述算法的方法。

基于多DSP技术的SSR实时信号处理机

以 4片数字信号处理器 (DSP)和 2片现场可编程逻辑阵列器件(FPGA)为核心处理器 ,设计实现了二次监视雷达SSR(SecondarySurveillanceRadar)实时信号处理机 .该系统基于 2块DSP +FPGA模式的实时信号处理板 ,实现了对原始二次监视雷达应答信号的各种处理 :反同步窜扰处理 ,反非同步窜扰处理 ,计算目标的方位、距离 ,进行目标的高度、代号解码以及实时产生航管询问编码 ,并生成各种信息的统计报告 .

空管二次雷达最小间隔的分析与比较研究

本文对空中交通管制中使用二次雷达SSR建立最小间隔的方法进行了分析,提出了用危险接近概率(CAP)的概念作为角误差的评估指标,并建立几种模型进行比较评估。针对一种使用单脉冲技术的远程二次雷达LSSR和普通二次雷达进行数据仿真。结果表明应用单脉冲技术的雷达比普通二次雷达角估计正确性要优越。

基于微多普勒特征的风轮机雷达杂波检测

作为一种清洁能源和可再生能源的形式,近年来风能受到了全球各国的普遍关注,风轮机会对其附近的航管监视雷达产生不利影响。风轮机雷达杂波检测技术的研究,对于保障民航飞机的空中交通安全起着重要作用。提出了一种基于风轮机雷达回波微多普勒特征的杂波检测方法,该方法利用风轮机与雷达波束不同位置条件下风轮机杂波的微动特征实现风轮机杂波的检测。对检测出的存在风轮机杂波的距离单元进一步判断是否存在飞机目标,进而只需对存在飞机目标的距离单元进行杂波抑制。仿真结果表明该算法能够实现风轮机雷达杂波的有效检测。

基于管制联合运行的雷达管制课程改革与实践

为解决当前民航院校"雷达管制"课程只以进近雷达管制为教学重点,缺少管制程序、扇区间协作、管制单位间协调等内容,中国民航大学空中交通管理学院雷达管制课程组对"雷达管制"课程进行了持续的课程改革,从管制联合运行的角度出发,对雷达管制教学知识要点进行了重新的梳理与总结,并对当前教学中单一进近运行环境进行了空域的优化与拓展,构筑了雷达管制联合运行平台。通过对雷达管制模拟练习体系的重新规划与设计,最终形成一系列标准化教学材料。

扫描工作模式的航管监视雷达风电场回波信号的微多普勒特征分析

风电场可能对航管监视雷达等电子设备产生严重影响。风电场回波是多个风轮机回波的相干叠加,由于复杂的多径环境使得航管监视雷达产生大量的虚假目标,因而分析风电场回波信号的微多普勒特征对风电场杂波检测与抑制,保证民航飞行安全具有重要意义。本文在风轮机回波信号散射点叠加模型的基础上,对扫描工作模式的航管监视雷达风电场回波信号进行了建模与仿真,详细分析了风电场中多个风轮机之间和风轮机与地面之间的多径效应对回波信号微多普勒特性的影响。仿真结果与理论推导进行了对比分析,证明了本文算法的有效性。

基于贝叶斯估计的短时空域扇区交通流量预测

为准确把握空域扇区流量分布态势及未来变化趋势,提出了一种基于贝叶斯估计的短时空域扇区交通流量预测方法.首先,通过解析空域系统内航空器原始雷达数据,提取各扇区历史运行信息,建立了多扇区聚合交通流模型;其次,采用贝叶斯估计理论对模型参数进行最优估计和动态更新,预测了空域扇区交通流量的未来演变趋势及其不确定范围;最后,选取国内5个典型繁忙扇区为例,以5 min为时间段,以未来1 h为预测范围,对所提预测方法进行了验证.研究结果表明:85%以上时段交通流量预测结果的绝对误差在3架以内,平均绝对误差均在2架次以内,预测结果的稳定性较好,可充分反映各空域扇区之间短时交通流的动态性和不确定性,符合空中交通的实际情况.

“大工程观”理念下的民航院校雷达管制教学模式改革研究

通过介绍"大工程观"教育理念实质及特点,结合中国民航大学与华北空中交通管理局实施管制学员雷达管制实践能力联合培养的教学试点改革案例,指出在空管人才培养中,应积极推进雷达管制实践教学模式改革,以应对民航强国战略背景下行业快速发展对空中交通管制人才综合素质的更高要求。

采用多视频融合的机场场面监视方法

以非协作式监视技术特征为依据,采用多视频融合处理技术,提出了一种专门针对中小型简易机场的场面目标监视方法。该方法通过光流法计算运动场,依靠动态模糊聚类自适应地分析运动场,最后依靠多视频融合来提高检测精度。实验表明,本方案不仅可行,而且可以有效地抑制50%以上的测量误差,为中小型简易机场的场面监视雷达提供了另外一种备份手段。