基于Voronoi图和改进K-means的扇区优化研究

扇区划分是空中交通管制的一项重要工作,合理的扇区划分能够提高空域的使用率,保障航空器的飞行安全。鉴于平峰时段的扇区划设不能很好适用于复杂空情的现状,提出一种基于Voronoi图和改进K-means的扇区优化方法。依据空情态势构建冲突网络,结合航空器速度障碍关系和复杂网络理论提出了扇区综合管制负荷计量方式。依据负荷值采用改进K-means聚类方法确定了合理的聚类中心作为Voronoi图的生成元,从而使用Voronoi图的划分方法生成合理边界来优化扇区。采集厦门空域管制扇区数据作为仿真场景进行了计算分析,结果表明,在繁忙时段,优化后的扇区管制负荷平均方差相比原扇区降低了66.04%,平峰时段降低了13.88%,达到了均衡扇区负荷的目的,验证了扇区优化方法的有效性,为现有的扇区划设工作提供了参考依据。

空域扇区运行状态评估

目前,对扇区拥挤的研究主要采用容量、流量作为指标的评估方法,描述小时时段的流量分布情况,由于选择颗粒度较大,难以准确把握交通流的运行特征,在短时期内出现变化时,不能很好地描述扇区运行状况,因此,提出了更详细的划分方法,对扇区容量进一步说明,定义了流容比因子,以15 min为研究区间,对扇区运行状态进行评估,经过厦门1号扇区的试用,取得了很好的效果。

基于复杂度加权的Voronoi图扇区边界划分研究

管制员工作负荷是影响空域容量的主要因素。扇区划分的目标在于均衡管制员工作负荷,减轻管制压力,增加空域容量。应用加权Voronoi图分割法确定空域扇区基本单元,不同于先前主观性测量的方法,提出了以复杂度均衡为原则建立扇区规划模型,采用生长算法对空域中的扇区单元进行优化组合,最终找到了最优扇区边界。并通过对厦门低空管制空域实际数据进行仿真计算,结果验证了本文提出的扇区划分方法的合理性。

基于正方形几何描绘子的快速精确虹膜定位法

在现有虹膜定位法的基础上,提出了一种基于正方形几何描绘子的快速虹膜定位方法:针对瞳孔被眼睫毛和眼睑等干扰物阻挡较小的特性,利用中值滤波的方法对虹膜图像进行处理,以消除亮斑和微小边缘引起的干扰;再利用正方形几何描绘子确定瞳孔圆心,进行初步定位;最后采取带有方向性的扇形搜索方法,利用Canny边缘检测算子完成虹膜图像的精定位.实验证明,该方法不仅对图像半径的获取有很好的自适应性,而且有效地缩短了定位时间.

图切割快速生成扇区的蚁群算法

扇区划分是平衡管制员工作负荷、提升空域通行能力的有效技术措施。采用Voronoi图自顶向下切割空域的方法具有自动保证扇区凸性、连通性和压缩性的特性,但计算时间过长。根据航迹状态计算工作负荷,构建了Voronoi图自顶向下切割空域模型,设计了动态步长蚁群搜索算法。测试结果表明,在太原高空划分成4个扇区的情况下,与MC-CLFV(Monte Carlo method by changing location of flexible vertices)算法相比较,采用动态步长蚁群搜索算法求解,扇区的不平衡性显著减少,总工作负荷也减少了11.2%。大规模重复实验表明,随扇区数量增加,解的质量差异减少,但解的效率差异却不断增大,划分8个扇区时,动态步长蚁群搜索算法的计算时间统计中位数值仅为MC-CLFV算法的1/10。这说明该算法在一次划分数量少的时候,质量高而且计算时间短,在采用多层规划扇区的时候,应该采用组合数字和较小的划分方案。研究结果为采用Voronoi图直接切割空域形成管制扇区奠定了基础。

变电站为中心配电网单线图(二)初始自动布局

基于前文提出的支撑变电站为中心配电网(SCDN)单线图自动生成的数据—图形模型,阐述了第一阶段的接线图初始布局策略,重点解决SCDN馈线群以本变电站10 kV母线为中心的辐射布局问题。首先提出包含模块设计的整体流程,以及成图数据预处理;根据馈线拓扑分析,获取馈线群布局规划,并提出基于干线—支线拓扑模型的支线—干线布局模型。在对环路特性研究基础上,提出了环路和非环路的支线—干线布局模型及计算策略。继而提出了SCDN单馈线分裂图形的水平初始布局计算方法、SCDN单馈线分裂图形目标扇面角和旋转角计算方法、SCDN扇面拼接计算方法及广义开闭所虚拟联络开关节点简易聚合方法,从而形成SCDN初始图形。以5个实际110 kV变电站对提出的模型及算法进行了验证。

夫朗和费衍射现象的矢量分析方法——相子扇形图示

介绍了一种解释夫朗和费衍射现象的矢量图示方法———相子扇形图示 ,通过分析矢量扇形分布的对称性和密集性 ,简单直观地说明了夫朗和费衍射图样主极大、次极大及极小的存在条件 ,同时根据矢量图示简化了强度分布公式的推导过程 。

适用于中点钳位H桥五电平逆变器的快速SVPWM算法

针对传统多电平空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)计算量大的问题,提出一种适用于中点钳位(NPC)H桥五电平逆变器的快速SVPWM算法。首先分析了传统五电平SVPWM算法复杂度高的本质原因。在分析五电平空间矢量图的基础上,提出了一种新型扇区分割方案,将五电平空间矢量图等效为4个两电平空间矢量图的组合。相较于传统五电平SVPWM算法,新算法应用两电平SVPWM的方法完成运算,从而大幅降低了在参考矢量位置判断和基本矢量作用时间计算部分的计算量。最后搭建了三相NPC/H桥型五电平逆变器原理样机,实验结果表明,新算法的程序运行时间仅为传统算法的55.27%,且输出电压效果保持了与传统算法相同的优越性。

复杂管柱环境下RPM-C/O剩余油饱和度解释方法

海上油田生产管柱结构较为复杂,且RPM-C/O测井受环空流体影响严重。剩余油饱和度的解释精度直接关系到综合调整的决策部署,通过现有RPM-C/O测井资料分析,环空流体是影响渤海油田RPM-C/O测井解释的主要影响因素。基于线性内插算法,提出了基于标志层刻度的环空流体"飘移"校正方法,建立了适合渤海油田的"扇形图"解释模型。在标志层刻度基础上,得到了各目标油田的变骨架碳氧比值(C/Oma)井眼综合校正系数,开发适合渤海油田的RPM-C/O剩余油饱和度解释软件。该方法通过复杂管柱井的实例分析,提高了RPM-C/O剩余油饱和度解释精度,与生产动态资料相吻合,解决了渤海油田复杂管柱环境下RPM-C/O剩余油饱和度解释误差大的问题,对开发后期剩余油的挖潜具有重要的指导意义。

利用计算机进行扇形深孔设计

本文论述了计算机在扇形深孔设计中的应用,并列举了计算机模拟设计实例及采用手工和计算机进行深孔设计的数值比较,充分显示了计算机辅助设计的必要性和优越性.

基于改进Voronoi图的终端扇区动态规划研究

为提升空中交通管制效率,首先,通过改进Voronoi图的水平划分方法,并引入权重概念,对终端区空域进行分割;其次,为使各管制扇区管制复杂程度尽可能平衡,以扇区结构特征为约束,运用改进蚁群算法将终端区管制工作状态按时间段分为3种情况,并建立扇区动态规划模型;最后,以昆明终端区为例,通过仿真验证了模型的有效性,可为一线管制工作提供更优的空域条件。