基于Agent的空中交通流量管理系统结构研究

空中交通流量管理系统(ATFM)对于适应飞行量的不断增长、减少延误、充分利用空域和地面资源,具有战略性意义。多Agent具有实时性高、可扩充性好、自治能力强的特点,符合空中交通流量管理系统的要求。本文充分考虑到空中交通流量管理系统三级结构的特点,把那些具有自主性和智能性、并对系统有重要影响的实体用Agent来实现,基于Agent技术构建了空中交通流量管理系统的框架,详细阐述了系统工作方式及各分Agent系统的结构;将多Agent应用到空中交通流量管理系统,可有效提高系统的动态环境适应性和自治性,降低系统设计与实现的复杂性,为建设流量管理系统提供了新的思维模式。

空中交通管理系统建模与仿真课程实验教学探讨

目前空中交通管理系统建模与仿真课程存在教学观念陈旧、考核方式单一的问题。应该从课程设置的目的出发,通过空管系统建模与仿真实验教学将课程教学与实验教学紧密结合,针对导入性实验、计算机实验和结合雷达模拟机项目实验三个阶段,从实验的教学内容和教学方法进行探讨,并提出相应的建议,最后对实验教学的课程考核改革进行分析,并提出新的实验课程评价方法。

基于轮廓系数的参数无关空中交通轨迹聚类方法

为消除专家经验的主观性、避免依赖轨迹特征并且减轻实验调参的负担,提出一种基于轮廓系数的参数无关聚类分析(PICBASIC)算法。首先,比较了现有基于欧氏距离的航迹配对方法,并且建立基于动态时间弯曲(DWT)距离和高斯核函数的轨迹相似度计算模型;其次,利用谱聚类对空中交通轨迹进行聚类划分;最后,提出一种基于轮廓系数的最佳簇数寻优方法,并且其具有对聚类结果量化评价功能。利用真实进场轨迹进行实验验证,PICBASIC判断将28L跑道的365条轨迹聚为5个簇,28R跑道的530条轨迹聚为6个簇时聚类质量最佳,平均轮廓系数分别为0.8099和0.8056。相同实验数据条件下,PICBASIC与MeanShift聚类的平均轮廓系数差异率分别为-1.23%和0.19%。实验结果表明:PICBASIC包容轨迹的速度和长度差异,全程无需人工指导或实验调参,而且能够筛除异常轨迹对聚类质量的不利影响。

基于Agent的空中交通系统建模与仿真研究

从系统特性、内在运行机制和外在行为表现等方面对空中交通系统进行了深入分析,提出基于离散事件和连续时间相结合的混合空中交通仿真模型。该模型采用Agent技术表现实现个体微观行为的仿真,集成个体微观行为构成系统宏观性能表现。构建了典型的空中交通系统的Agent模型:飞机Agent和管制员Agent。最后,通过一个起飞和落地的应用验证了基于Agent的空中交通混合仿真在模拟个体微观行为和系统宏观表现方面均具有较高的逼真度。

证据理论在空中交通拥挤评估中的应用

针对我国空中交通拥挤评估工作中存在的问题,建立起1个评估空中交通拥挤的指标体系,并给出了基于证据理论的空中交通拥挤评估方法。通过对算例的计算和分析,验证了评估方法在空中交通拥挤评估中的有效性和可行性。

空中交通流量信息发布系统数据规划研究

由于缺乏对空中交通信息的共享,在空中交通流量不断增长的状况下,一方面管制员的负荷不断增加,另一方面造成空域资源的浪费和大量的航班延误,所以有必要建立空中交通流量信息发布系统向民航各部门发布统一的信息。数据库是信息发布系统的核心,所以对数据进行规划是数据库建设的基础性工作。参考美国的空中交通管制系统指挥中心(ATCSCC)的信息发布系统的相关内容,对我国的空中交通流量信息发布系统的数据规划进行了研究,建立了系统的业务模型,分析绘制了系统数据流程图,说明了系统数据模型的建立过程。

空中交通数据统计分析软件的研究与开发

随着民航空中交通管理水平的普遍提高,能够为管理人员提供灵活、准确、全面的运行状态评估和管理决策支持信息的自定义统计分析软件的需求日益强烈。为此,基于统计学理论中的相关知识,给出符合现代空中交通管理的数据特征统计量,给出数据特征统计量的计算方法以及从数据采集到特征统计量输出的实现手段,实现了针对空中交通流量的常用数据统计及处理软件,并介绍了以Visual C++为开发工具的软件实现过程及其主要特点。验证结果真实可靠,到达预期目的。

空中交通管制员培训的探索

随着民航运输业的快速发展，空中交通管制的任务越来越繁重，逐年增加管制员、壮大管制队伍、提高管制员的综合素质和能力势在必行。应该加强管制员的职业教育与培训，并建立长效机制。

基于模糊综合评价的航路交通态势评估

针对中国航路交通态势评估问题,通过引入态势感知理论,构建航路交通态势评估的研究框架,建立起一个评估航路交通态势的指标体系,并给出了基于模糊综合评价的航路交通态势评估方法。通过对算例的计算和分析,验证了评估方法在空中交通态势评估中的有效性和可行性。

管制区短期空中交通流量管理的时隙-航线分配模型及算法

对管制区短期流量管理问题进行了研究,针对现有模型在约束条件和控制方法中的不足,不仅首次引入了流量控制事件的概念和相应的约束条件,而且在使用动态网络流理论建立了管制区短期空中交通流量管理模型过程中,还新增加了飞行高度层这一决策变量,使本文提出的时隙-航线分配模型与中国管制工作实际更加吻合。算例中采用中国华东空管中心实施的流量控制的真实数据,采用模拟退火遗传算法对其进行求解,求解结论直观、明确、可操作性强。仿真结果验证了模型及其求解方法的有效性和实用性。

民航不安全事件报告危险源识别模型

为了识别民航不安全事件的发生原因,从民航不安全事件报告出发,提出了一种基于LDA主题模型和Word2Vec模型的民航不安全事件报告危险源识别模型。首先,构建危险源标签分类表,选取民航不安全事件报告与Wiki中文数据库作为数据源,然后利用LDA主题模型得出民航不安全事件报告的主题概率分布与词概率分布,最后利用Wiki中文数据库训练Word2Vec模型得到词向量,进而计算文档主题与不同危险源标签之间的相似度,得出民航不安全事件报告的危险源分类。结果表明,该模型的精准率为77.7%、召回率为86.8%、F为82.0%,能够有效识别各民航不安全事件报告的危险源。

空中交通管制员选拔测评方法的研究

一、空中交通管制员选拔的背景 近几年来，随着三大区域管制中心（北京、上海、广州）的成立，以及西北区域管制中心、东北区域管制中心的相继组建，使得管制中心对空中交通管制员的需求量急剧增加，特别是随着航空市场的不断扩大，空中交通流量的急速增加，对空中交通管制员提出了高素质的要求。近年，由于管制原因造成危及航空器安全的事件不断发生，这些事件不少都来自管制员自身的失误。因此，

基于基本飞行模型的4D航迹预测方法

为快速准确地预测民航飞行航迹,提出了基本飞行模型的概念.按飞行阶段特点用基本飞行模型构建水平航迹、高度剖面和速度剖面,根据航迹特征点的飞行状态信息(位置、高度、速度和航向)拟合生成完整的4D航迹.离场程序仿真算例与实际飞行数据比较表明,基本飞行模型航迹预测方法可以快速得出航迹特征点和到达航迹特征点的时间.

基于灰色聚类的交叉航路拥挤识别方法

为了减轻空管人员对交叉航路拥挤态势的认知负荷,针对现有空中交通拥挤识别方法的局限,根据交通拥挤的形成过程,提出了基于飞入、飞出交通量的交叉航路拥挤定义;在此基础上,提出了交叉航路拥挤度量指标,即滞留度指标、汇聚度指标和当量交通量指标,建立了交叉航路汇聚度模型,以及基于灰色聚类的交叉航路拥挤识别方法.交叉航路仿真运行数据的验证结果表明:交叉航路拥挤态势是其宏观动态特征和微观复杂特征相互作用的结果,本文方法识别的准确率达到90%,且计算过程简单可行.

基于VOR导航的平行航路侧向碰撞率计算模型

为了有效确定平行航路安全间隔与评估碰撞风险,分析了侧向碰撞影响因素,利用Reich模型和概率论理论,建立了非洋区VOR导航下平行航路的侧向碰撞率计算模型。对Reich模型进行了改进,以圆柱体碰撞模板代替传统的长方体碰撞模板,推导出平行航路侧向碰撞率的计算公式,利用事件的概率运算法则,给出VOR导航下航路飞行时两机侧向重叠概率的计算模型。计算结果表明:给定航路侧向碰撞率小于规定值,所设定的平行航路间隔在给定的飞行环境下是安全的,符合客观实际,因此计算模型可行。

基于飞行跟驰模型的纵向安全间隔计算方法

为了精确计算飞机飞行的纵向安全间隔,分析了纵向间隔的影响因素,利用管制员和飞行员的反应时间统一度量人为因素对纵向安全间隔的影响,根据反应时间建立了飞机飞行跟驰模型。通过量化反应时间对纵向安全间隔的影响,提出了考虑反应时间的安全间隔计算方法。仿真计算结果表明:在航路飞行阶段,相近飞机的纵向间隔小于3·0km为纵向危险接近,为了保证跟驰飞行安全,纵向间隔最小应为3·6km。可见模型和方法是可行的,能够为飞行间隔标准的制定提供理论依据。

一种新的扇区拥挤告警指标及应用

针对我国管制扇区日益繁忙拥挤、空管保障系统的相对落后,扇区流量告警机制尚不健全的现状,在分析和研究美国、欧洲、日本扇区流量告警机制基础上,提出当量流量告警指标的概念;采用MMBB工作负荷评估方法确定不同特征航班对应的当量系数,计算出扇区的当量流量,建立一种新型的扇区流量告警方法;应用算例的结果验证了当量流量告警指标在扇区流量告警工作中的有效性和实用性。

航班时刻资源优化配置与延误水平评估

针对中国大型机场由于航班时刻资源受限造成的航班延误问题,在评估机场容量的基础上,建立了降低机场航班延误水平的航班时刻分配模型。在满足机场容量限制,考虑航班连续性和中转旅客需求的约束下,应用改进的吱呀轮优化算法寻求航班调整总量最小的分配方案。以北京首都国际机场的航班时刻资源配置为例进行优化,并应用SIMMOD软件对模型设计算法,验证航班时刻优化模型的有效性。优化结果显示:北京首都国际机场的进离港延误水平都降低了26%以上,放行正常率提高了20%。

FLIGHT CONFLICT FO RECASTING BASED ON CHAOTIC TIME SERIES

In order to grasp the evolution of flight conflict amount accurately and to forecast the amount, chaos in flight conflicts is studied. Firstly, a fault tree of flight conflicts is established based on the man-machine-environ- ment system engineering theory. The chaotic characteristics of flight conflict are analyzed from the qualitative point of view. Secondly, an improved chaotic algorithm for the largest Lyapunov exponent is proposed based on the small-data method and the wavelet de-noising theory. Chaos in flight conflict time series is identified by the improved chaotic algorithm from the quantitative point of view. Finally, a case study by the chaos forecasting al- gorithm is performed and the results are evaluated by the gray error checking ： Correlative value of posterior error is 0. 220 9〈0. 35, and micro-error probability is 0. 985 3〉0.95. Such results show the chaos forecasting algo- rithm is effective, thus it is feasible to analyze and forecast flight conflict by chaotic theory.

天气影响的机场容量概率分布

天气是影响机场容量下降的主要因素,为了反映预测天气对容量的影响,建立了n-阶段到达容量分布模型。通过天气类型决策树将历史天气数据转换为每种天气类型的到达容量概率分布。根据天气类型的容量概率分布,用全概公式将概率天气预测转换为概率容量预测。基于5年的机场小时天气数据,对某一日的预测天气进行算例仿真,得到了一组基于预测天气的n-阶段容量概率分布。结果表明,n-阶段容量分布模型能够将机场不同时段的预测恶劣天气转换为预测随机容量,从而满足实时流量管理的需要。