空中交通信息物理系统的脆性分析

为了研究空中交通系统发生故障后的系统航班运输性能变化,基于空中交通系统内部管制扇区与航路间存在的关联关系,构建以管制扇区网络作为信息层,以航路网络作为物理层的空中交通信息物理系统(cyber physical system,CPS)模型,并分析空中交通系统的脆性特性。基于容量-流量的关系,分析失效节点的故障在空中交通CPS的层内及层间的传播规律。采用相应指标分析空中交通CPS的结构和功能脆性,并结合算例对空中交通CPS的脆性源进行识别,分析发现:信息层管制扇区是系统的结构脆性源;物理层航路网络是系统的功能脆性源。

基于复杂网络的空中交通系统影响力节点评估

航空运输业的快速发展对空中交通系统提出了更高的要求,但也提高了系统整体性能优化成本并降低了系统可实施性。选取影响力大的重要节点进行局部优化,在提高系统整体性能的同时,降低了工作量及成本,提高了系统可实施性。采用复杂网络理论对空中交通管理系统进行建模,计算网络性能和介数中心性,评估网络影响力节点,分析影响力节点对整个网络性能的影响。最后,以中国东北地区空中交通系统为例进行分析,当改变影响力节点时,网络临界值RC比非影响力节点大20%,其中具有相同影响力的航路节点对网络性能的影响比机场节点大,因此通过对航路节点进行合理分流可提高网络性能。

基于熵权物元可拓的空中交通流量管理策略效能评价

为了科学制定空中交通流量管理策略和提高流量管理效能,需准确、客观地评价流量管理策略运行效能。首先,构建了以策略作用时间和地点为索引的流量管理策略效能评价指标体系;然后,采用物元可拓理论建立策略运行效能评价模型,应用熵权法确定指标权重,得出综合效能评价等级;最后,以2018年首都机场雷暴场景下的策略组为例进行验证,评出的最优效能策略组可为流量管理人员制定相似场景下的策略提供参考和依据。

空中交通基于时间运行技术研究

终端区是航空网络运行的瓶颈区域,当前基于位置的管制模式使得航空器在终端区内易产生盘旋或者机动行为,降低了飞行轨迹的可预测性和整体运行效率。为提升航空网络的运行效率,国际民航组织在下一代航空运输系统发展规划中明确提出了基于轨迹运行的全新理念。文章针对基于轨迹运行中的基于时间运行核心能力,研究并设计了基于时间运行的实现方法,并介绍相关原型系统的构建情况,为我国民航运行模式的转变奠定技术基础。

基于流量走廊的空中交通管理方法实现

动态流量走廊是美国下一代航空运输系统中关于"基于轨迹运行"的概念之一,用于高密度交通流和自主间隔时增加空域容量。文章引入新的概念——基于流量走廊的交通管理措施(FCTMI)。FC-TMI采用动态流量走廊作为新的交通管理措施(TMI),用于解决需求与容量不平衡。流量走廊网可以全天候适用,在固定的间隔需要重新设计来适应交通状况,如出现大的气象灾害。文章使用不同的飞行模式和气象条件,进行国家空域系统范围的仿真来评估FC-TMI的能力。数据显示,仅仅使用数量很少的流量走廊,延误已经显著减少。该方法的研究对于我国交通流量管理措施的实施有着一定的借鉴意义。

空中交通管制扇区复杂网络建模与特性分析

空中交通管制是保障航空运输安全、高效的关键系统。而扇区作为空中交通管制的最小单元,是保证航空器飞行安全通畅有序的基础环节。运用复杂网络理论,以一定空域范围内的扇区为节点,依据扇区间流量关系设边,建立管制扇区复杂网络结构,并定义对应复杂网络的度、强度、平均路径长度、聚集系数以及介数等管制扇区网络特征指标。以中国中南区域管制中心所辖空域为例进行实证分析,结论表明该网络度分布相对平均,强度、介数累计分布符合指数规律,度对其他指标有一定影响,而强度与其他指标相关性较小,网络整体呈现同配性。

空中交通基于四维轨迹运行概念及其应用

基于四维轨迹运行是促进空中交通各参与方协同决策和提升空管运行效率的系统性解决方案。从顶层概念着手,分析了基于四维轨迹运行对当前空管运行的能力提升,总结了国内外的研究进展与实践。从空管系统角度提出了实施基于四维轨迹运行需解决的关键技术,并分析了典型应用场景,以期为我国在该领域的总体规划、顶层设计和系统建设提供参考。

全系统信息管理信息安全服务体系与技术

目前大部分空管中心之间的联系仍然是通过话音和点对点的数据交互,因此人的能力限制了协调的速度和精确性,对管制中心之间的影响范围产生了约束。全系统信息管理(System Wide Information Management,SWIM)作为一种分布式信息系统,最主要目的是实现在管制系统之间的互连网络,并且通过协同和提高空域的有效利用率带来实质性的收益,其主要核心服务之一是信息安全保障,但是安全性在大范围的分布式系统中是很难保证的,对信息安全性比较薄弱的系统来说是更大的挑战。文章从信息安全服务体系和安全技术方面对SWIM的信息安全进行了研究,给出了安全体系的研究途径。

进离场管理系统一体化运行技术研究

由于周边空域结构复杂,航班起降压力大,当前国内外大型繁忙机场多数配备进场或者离场管理系统,辅助管制员对本场起降航班进行管理。然而随着航班量的不断增加,进离场管理系统独立运行的弊端限制了机场服务能力的进一步提升。为此国际民航组织在下一代航空运输系统发展规划中明确提出进离场一体化运行的要求。文章针对进离场一体化运行需求,研究并设计了进离场管理系统协同运行的机制与流程,充分挖掘现有系统潜能,提升机场服务能力,同时注重降低投入成本。

进港管理系统AMAN应用与分析

终端区处于进港航线交汇处,易导致交通堵塞,作为空中交通管制(ATC)自动化的最新应用之一,进港管理(AMAN)是一种重要的管制员的决策支持工具。在分析国内外使用AMAN系统现状的基础上,从系统工作原理和特点入手,重点阐述AMAN系统在沈阳进近的实际应用,并对AMAN系统在国内的应用前景进行了浅析。

下一代空管系统运行概念及其关键技术

从全球空管一体化发展趋势和目标出发,分析了国际民航组织组块升级计划(ASBU)、欧美下一代航空运输系统及中国民航现代化战略的背景与趋势,阐述了下一代空管系统7个典型运行概念的定义、变化和意义。为了支撑7个运行概念的实施,结合欧美国家开展的关键技术研究进展,提出了我国发展下一代空管系统需重点解决的全系统信息管理、空域灵活使用与精细化管理、流量协同决策、地空协同4D轨迹运行、星基导航增强和机场协同运行共6类14个关键技术,并分析了这些关键技术的难点、现状和方法。最后,结合中国航空运输发展现状,展望了未来空管新技术的发展方向。

进港管理系统研究与分析

空中交通流量的迅速增长,使得作为管制指挥辅助决策工具之一的AMAN(进港管理)系统愈发重要。在分析国内外使用AMAN系统现状的基础上,从管制自动化系统和AMAN子系统协同建设入手,重点阐述AMAN系统的工作原理、关键技术及如何有效应用等方面内容,并从技术发展角度对后续系统建设提出改进指导建议,这将有助于加快AMAN国产化步伐。

基于模糊综合评价的无人集群系统效能评估

不断变化的空中作战需求对我军无人集群发展提出了更高要求,同时也对无人集群系统效能评估提出了更高要求。为解决无人集群运行效能的评估问题,先采用模糊综合评价方法将主观评估与客观评估进行了结合,再对影响无人集群运行效能的要素进行了分析,最后根据要素的重要性遴选出相应的评价指标,并建立无人集群运行效能评估计算模型。实例分析表明,基于模糊综合评价的无人集群系统效能评估可对无人集群效能进行评价,对促进无人集群优化使用、作战效能提升以及飞行安全保障等具有重要意义。

大型信息系统软件研发一体化管理模式探讨

文章以某大型信息系统软件为研究背景,改变传统研发模式,建立迭代式研发模型,加强各环节之间的耦合度和衔接的连贯性,经过实践,提高了软件的稳定性和可靠性,确保了软件质量,并且避免了工作无序,大大提高了工作效率。

飞行态势知识图谱及其问答系统的构建方法

针对包含时间区间、坐标信息等复杂数据类型的飞行态势数据,研究飞行态势知识图谱及其问答系统的构建。首先,基于时空知识图谱模型对复杂飞行态势数据进行统一化表示,构建飞行态势知识图谱;然后,针对飞行态势相关问题理解设计问句多分类器,并采用门控循环单元(GRU)和条件随机场(CRF)对问句进行命名实体识别,将问题与问句模板进行匹配生成Cypher查询语句;最后,查询答案并返回给用户。试验结果表明,该知识问答系统在试验评价和实际使用中均具有良好性能。

终端区空地数字化管制技术研究与系统设计

基于轨迹运行(Trajectory Based Operation,TBO)是国际民航界提出的下一代空管系统中的核心运行概念之一。TBO以航空器的四维预测轨迹为基础,实现飞行和管制的协同决策,其中数字化管制是实现TBO的基础和支撑,可在空管部门、航空公司、航空器之间共享轨迹动态信息,空地轨迹协商需要应用CPDLC、ADS-C等数据链通信系统。文章的研究重点是基于数据链的终端区数字化管制和原型系统设计,可为终端区数字化管制提供技术支撑。

基于专家系统的飞行流量调配决策技术研究

随着我国民航业的不断发展,航空器的数量不断增加,空中交通流量迅速增长,民航航班延误的情况时有发生。为解决空中交通拥挤,空中交通流量管理应运而生。通过对飞行流量调配技术的分析研究,针对飞行流量调配的影响因素众多、调配方式复杂等特点,文章引入专家系统,建立合理完善的飞行流量调配规则库,利用知识库和推理机以解决飞行流量调配的智能辅助决策问题,加快了民航空管系统的飞行流量调配速度,改善了飞行流量调配方案;有效地降低了航班的运行成本,增加了空域利用率。

基于北斗的地基增强系统多基准一致性检验算法

针对地基增强系统GBAS中传统基于极大似然估计准则的多基准一致性检验(MRCC)算法无法有效区分基准站接收机故障来源问题,开展了GBAS地面系统MRCC算法研究。对GBAS B值理论进行分析,给出了一种能够有效确定接收机故障来源的MRCC算法处理流程,并提出了一种基于高斯膨胀法的B值门限值计算方法。利用GBAS原型系统进行了验证实验,结果表明:当地面系统接收机无故障时,计算得到的所有基准站B值在门限值以内,通过一致性检验,一旦某个基准站接收机发生故障,则能够有效识别该故障,且当移除故障接收机后,剩余基准站的B值能够恢复到正常范围以内,验证了所提出方法的有效性。

雷达管制下的航空器冲突解脱技术研究

空中交通管理的核心是间隔管理,空中交通管制员必须为空域内各航空器之间调配合理间隔。当前我国民航主要管制方式为雷达管制。在管制一线运行中,航空器之间小于安全间隔会产生飞行冲突。管制员在处置飞行冲突时一般依靠个人管制经验,结合空域情况来解除冲突,而这个过程通常依赖主观经验判断。文章针对这一问题,主要研究冲突解脱技术,基于日常管制经验,系统根据不同解脱模型计算合理的调整策略,减轻管制员负担。

基于FPGA的多通道数据采集系统设计与实现

为适应当前日益复杂的空情,提高航管数据采集的精确性和可靠性,设计了一种多通道雷达话音数据采集系统。给出了系统硬件设计架构,利用FPGA作为数据采集和逻辑控制核心,实现了16路话音数据编解码以及8路雷达数据采集和转换。应用层软件采用多线程开发技术和原子访问内存共享设计方案,提高了业务运行的效率以及系统的可靠性。硬件电路及应用软件实现均采用模块化设计,具有良好的可移植性。最后,对设计的系统进行了多通道话音和大时段大数据量雷达数据采集回放测试,并对话音和雷达数据采集误差精度进行了分析,验证了系统的可靠性和精确性。