基于机载数据的高精度飞行航迹合成技术研究

合成高精度的飞行航迹数据是航空安全评估和民航事故调查中需要解决的首要问题.针对直接使用QAR记录数据合成飞行航迹面临着精度不够、数据互斥性较大、影响轨迹计算精度的实际问题,采用地图投影方式和飞行性能数据积分方法分别计算出飞行航迹,在此基础上对航迹进行了融合计算,最后提出利用已知飞行中的准确位置点地理信息数据对飞行航迹进行校准,实现对四维飞行航迹的高精度合成,较好地满足了飞行事故分析和飞行过程再现对高精度水平航迹的需要.     

终端区航迹簇的中心航迹提取方法研究

为了有助于飞行计划的准确制定和管制员工作负荷的减轻,提出了一种 基于计算几何的中心航迹提取方法。首先由雷达航迹数据生成三维点云模型,然后沿飞行方 向对原始点云进行自适应采样,接下来利用采样得到的代表点集建立图结构并进行优化,最 后先后通过均匀化处理以及光滑处理,生成最终的中心航迹曲线。真实数据的实验结果表明： 该方法能够准确地提取终端区航迹簇的中心航迹,并有效识别其特征点,同时本文方法具有 一定的鲁棒性。     

飞行计划的航迹预测与航迹配对在ATC中的应用

本文介绍了在民航ATC系统中,基于飞行计划的三阶段飞行模型的航迹预测方法,以及方向距离相关法的航迹配对方法.并对算法进行仿真.结果满足系统需求.     

机动性约束下低空突防航迹规划算法研究

研究飞行器多目标优化问题,为了寻求安全突防的飞行轨迹,结合低空突防中对飞行器实际飞行轨迹的要求,对航迹规划算法进行了研究.针对改善目前航迹规划过程中所存在的几何建模困难和所得轨迹不能符合实际可飞的问题,提出了一种新的垂直面轨迹规划方法.方法在水平面规划的基础上重点分析了飞行器垂直面内的运动状态,结合过载、航迹倾角等机动性约束条件对垂直面内的运动轨迹进行研究,将实际复杂的飞行轨迹简化为由直线段和圆弧段衔接而成的轨迹模型,针对简化模型进行轨迹规划.仿真结果表明,能够得到满足约束条件,并符合实际飞行的航迹.     

基于仿真的航迹规划联网威胁元建模方法

针对现有威胁建模方法难以描述威胁源联网对航迹规划的影响,为提高导弹突防效果,提出一种基于仿真的联网威胁元建模方法.综合利用专家经验、武器性能参数和仿真数据,借助攻防仿真实验对威胁源联网环境中的导弹攻防对抗过程,获得与航迹相关的各仿真威胁评估指标的统计值,利用元建模技术拟合各种指标与航迹威胁度的关系式,最终获得航迹的整体突防效果.实验表明元建模技术能更有效地描述联网威胁特点,保证航迹规划结果的正确性.     

基于改进A*算法的无人机航迹规划

在无人机航迹规划问题的研究中,针对在执行飞行任务前,需要根据所经区域内已知的地形、地貌、障碍和威胁等信息以及飞机本身机动能力的限制计算出飞行航迹, 并根据规划出的航迹完成飞行任务.能准确识别起始点到目标航路,提出了一种基于改进A*算法的无人机航迹规划方法,将无人机自身的性能和飞行任务结合到A*算法中去,在节点的搜索过程中解决了A*算法大空间搜索耗时多的问题.通过简单的路径消减算法去除不必要的航迹点,使得规划出来的航迹能够最大程度上满足无人机的运动特性.仿真结果表明采用的方法计算速度快并且规划达到最优性能.     

刚体目标大机动飞行的仿真研究

分析典型航迹的特征规律,根据多段航迹组合生成航迹的思想,运用3种基本的目标状态方程模拟刚体目标大机动飞行的三维航迹。针对模型切换时的航迹平滑问题,提出基于最小二乘拟合的航迹仿真方法,以准确描述刚体目标的运动规律。修正基于航迹的刚体目标姿态角计算方法,避免模型切换时的姿态角振荡现象,便于相关应用的实现。     

基于反距离权值的终端区航迹预测方法仿真

为了更好地掌握航空器在情况复杂的终端区域的飞行规律,预测航空器走势,基于历史航迹提出了一种结合随机森林和反距离权值的终端区域航迹预测算法.首先通过DBSCAN聚类(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)得到历史航迹的分类标签并利用随机森林模型训练航迹分类;再结合插值后的历史航迹数据生成典型航迹,采用反距离权值法将典型航迹生成预测航迹;最后通过终端区真实航迹数据进行实例验证.仿真结果表明,采用所提方法进行终端区航迹预测,其预测结果与实际航迹吻合度高,所提方法具有良好的应用价值.     

基于双门限准则的飞行计划与雷达航迹配对

针对传统飞行计划与雷达航迹配对方法的缺陷和不足,提出基于双门限航迹关联思想的飞行计划与雷达航迹配对方法。利用飞行计划推算出计划航迹;基于双门限航迹相关思想对计划航迹和雷达航迹进行双门限准则判断,并以此判断结果作为飞行计划与雷达航迹配对的主要依据;通过多义性处理最终实现飞行计划与雷达航迹正确快速配对。通过仿真实验与其他方法进行比较验证:该算法具有较高的准确性和实时性。     

飞行器整体航迹规划建模/仿真的研究与实现

航迹规划是低空突防过程中的关键技术,目的是得到一条既安全可靠又全局代价最优的三维航迹,是导航系统和控制系统的基础之一.在对整体航迹规划技术进行研究与实现的过程中,详细讨论了威胁建模、地形预处理、航迹规划算法等问题,并采用建模/仿真技术给出了实现流程以及试验结果.规划出的参考航迹能够满足低空突防飞行器进行"地形跟随/地形回避/威胁回避"机动飞行的需要.随着航迹规划问题的解决,建立了"地形跟随/地形回避/威胁回避"为主要手段的低空突防技术论证与试验环境.     

基于无迹卡尔曼滤波的飞行航迹预测方法研究

为了解决现有的航迹预测方法预测精度和稳定性不足的问题,在已有的历史航迹数据的基础上,提出一种基于无迹卡尔曼滤波的飞行航迹预测模型.根据已知航班的部分航迹点构建航空器运动观测方程和状态方程,并通过无迹卡尔曼滤波完成航迹预测,面向所得数据和原始数据展开误差比较分析,检验算法及预测过程准确性.研究结果表明,通过上述算法进行飞行航迹预测,不但精度较高,并且稳定性非常理想,与传统的扩展卡尔曼滤波算法相比较,具有较小的误差,为之后开展航空器航迹预测仿真识别工作提供一定的应用和借鉴参考.     

基于BN的无人机气象威胁度建模和评估方法研究

在军事和非军事领域,气象威胁与火力威胁一样,严重影响无人机的飞行安全;在进行航迹规划时,气象威胁不容忽视;重点讨论了气象要素对无人机安全飞行的影响,分析总结出八种对飞行安全有严重影响的气象相关因子并进行了量化;应用贝叶斯网络推理方法进行了气象威胁度建模,给出比较直观的层次因果关系,对气象胁度进行了分析评估;仿真结果表明,该评估方法具有较好的效用,能更准确地反映实际的气象威胁度等级。     

基于Google Earth的三维航迹监视及六自由度飞行仿真

提出了一种利用Google Earth二次开发能力实现飞机三维航迹监视和六自由度飞行仿真的新方法.使用KML语言描述飞机三维航迹和飞行姿态,通过Google Earth提供的可扩展接口引入飞机监视数据得到Google Earth上的飞机实时三维航迹及六自由度飞行仿真.系统采用B/S架构,客户端采用Google Earth 浏览器,全部开发都在服务器端.提出了一种用飞机前后两个位置点空间连线矢量提取飞行姿态算法.用这种方式得到三维航迹简单直观,既可以用于三维航迹研究分析、实时航迹监视、六自由度飞行仿真,还可以作为一种新的航班动态查询工具.     

一种多飞行器协同航迹规划的新方法

在综合考虑飞行器编队的飞行代价和作战效果的基础上,提出了一种多飞行器协同航迹规划的新思路,将飞行器编队的协同航迹规划与任务分配结合起来考虑,研究基于任务分配的多飞行器协同航迹规划方法.对传统的飞行器航迹规划模型加以改进,重新建立了结合任务分配的飞行器编队协同航迹规划模型.运用遗传算法对构建的航迹规划模型进行仿真验证,结果表明,基于任务分配的飞行器编队协同航迹规划方法,不仅能保证各飞行器选择合理的协同航迹,也使得作战任务可以获得最佳作战效果,有效的提高编队作战的效费比.     

融合强化学习和进化算法的高超声速飞行器航迹规划

由于高超声速飞行器的复杂特性,对其进行航迹规划是一项非常困难的任务.本文针对高超声速飞行器巡航段,提出了一种将无模型的强化学习和交叉熵方法相结合的在线航迹规划算法.本文将航迹规划问题建模为环境信息缺失程度不同的马尔可夫决策过程,利用(PPO)算法在建立的飞行环境模拟器中离线训练智能体,并通过提高智能体的动作在时间上的相关性来保证航迹的曲率平滑.交叉熵方法则以已训练的智能体由观测到的状态给出的动作作为一种先验知识,进一步在线优化规划策略.实验结果表明了本文的方法可以生成曲率平滑的航迹,在复杂的飞行环境中具有较高的成功率,并且可以泛化到不同的飞行环境中.     

基于数据增强的自监督飞行航迹预测

准确的飞行航迹预测可以帮助空中交通管理系统对潜在的危险提出预警，并有效地为安全出行提供指导。飞机飞行所处的大气情况复杂多变，飞行航迹受大气扰动、空中云层等外部因素的影响很大，使得飞行航迹预测问题十分复杂和困难。另外，由于某些飞行区域所在的地面环境恶劣，无法部署足够的信号基站，而某些飞行区域的飞行信号由多个信号基站采集组合而成，造成最终得到的飞行航迹数据存在稀疏和含噪等问题，进一步增加了飞行航迹预测的难度。文中提出了一种基于数据增强的自监督飞行航迹学习方法。此方法采用基于正则化的数据增强方式，扩充了稀疏的航迹数据集并处理了数据中包含的异常值，利用最大化互信息的方式进行自监督预训练，以挖掘飞行航迹中蕴含的运动模式和航行意图，采用一种带有蒸馏机制的多头自注意力模型作为基础模型，解除了循环神经网络长期依赖和无法并行计算的限制，并利用注意力蒸馏机制和生成式解码方式降低了模型的复杂度，加快了其训练和预测的速度。在飞行航迹数据集上的评测结果显示，此方法较目前预测表现最优秀的方法在纬度、经度和高度上的预测结果的均方根误差各减少了20.8%,26.4%和25.6%,极大地提高了预测准确性。     

三维大地形下的飞行航迹优化仿真

三维大地形对空中飞行航迹有很大的影响,不同的飞行航迹在很大程度上影响空中交通流量(ATF).以最优飞行航迹为背景,增大空中交通流量为目的,介绍了三维大地形模型的生成方法和步骤,并模拟出真实环境下的三维大地形模型.针对飞行路径对飞行航迹的影响,在该模型上加入影响飞行的其他自然要素,如能见度、风向风速、降雨量、云底高等.将此虚拟的飞行环境中生成的飞行航迹优化,尽量避免自然因素对飞行航迹的影响,优化之后相同时间段内通过相同航域的飞机架数增加了,从而增大了空中交通流量.     

一种基于蒙特卡洛法的巡航弹航迹规划建模与软件实现方法

蒙特卡洛法MC(Monte Carlo)是一种重要的概率计算方法.航迹规划是一个非结构化优化过程,是一种难以用一组数学模型来描述一条航迹的规划方法.其难点是力求快速准确,以提高应急反应能力,此是生存与制胜的关键所在.研究了利用MC法设计突破火力单元等障碍物的算法,该算法首先是将规划分成若干较为细小的事件,而后通过用随机数进行统计实验,最后归纳出是否是概率有效的,以决定取舍.MC法有效地实现了在约束条件下的航迹优化设计,速度可比常规方法提高22%.用UML语言进行了软件建模实现,包括类图、时序图等静态模型和动态模型.所给出航迹规划软件平台经应用效果良好,不但规范了航迹规划工程,而且缩短了开发时间.     

基于B样条拟合的静态航迹预测

四维航迹（4DT）是基于航迹运行（TBO）的实现基础,是民航领域实现各项应用的关键技术,而目前提出的四维航迹预测算法在实际应用中存在较大预测误差,主要来源于航迹拟合和航距计算,为此,提出基于B样条拟合的静态航迹预测算法。首先,计算雷达数据的曲率值并保留极大值对应的航迹点,利用动态时间规整（DTW）算法提取标称航迹;然后用B样条逼近算法进行标称航迹的拟合,得到曲线的分段表示;最后融合航空器的飞行计划高精度计算飞行航距,研究航空器在过点时间预测方面的应用。以国内某航班历史飞行的雷达数据为例对比航空器过航路点的预测时间与实际时间,相比于传统的大圆航线预测方法,所提预测方法的预测精度有明显提高,可以将预测误差控制在1 min内。     

基于仿真数据的航迹规划威胁建模方法研究

根据导弹在突防中遇到威胁,针对现有航迹规划威胁建模方法对专家经验和先验知识过于依赖,无法反映攻防对抗过程中动态威胁因素对突防效果的影响,为提高航迹效率和精度,提出一种基于仿真数据的威胁计算模型.通过引入空间威胁度的度量指标和若干影响突防效果的时间相关参数,利用攻防仿真得到的分析统计数据构造计算空间威胁度的解析表达式,生成空间威胁态势.通过一个算例证明模型不仅计算速度快,而且计算结果具有良好的可解释性,能够更准确地描述各种威胁对导弹最终突防效果的影响规律.