多机场地面等待策略的建模与仿真

针对我国空中交通流量管理中出现的大规模航班延误情况,根据多个机场实际起飞和降落容量的约束,建立了一种考虑航班取消的多机场地面等待策略数学模型,并提出求解该模型的有效算法。在所提模型与算法的基础上,选择我国三大机场实际数据进行仿真。对比了取消航班与不取消航班两种情况结果,仿真结果验证了模型与方法的有效性与实用性,给出了最优排序的航班时刻表,从而支持了关键航班的运行,减少了航班总延误。     

基于关联规则挖掘的航班协同保障数据知识发现研究

随着我国民航业的迅猛发展,各大枢纽机场累积了海量的航班协同保障数据,挖掘其中潜在隐藏的知识具有重要意义。结合机场航班协同保障业务规则及航班协同保障数据的特征,利用关联规则挖掘技术,挖掘隐藏在航班协同保障数据中的知识,进而借助其优化航班保障流程,提升机场服务保障质量。通过实例验证,关联规则算法能够较好地发掘隐藏在航班协同保障数据中的潜在知识,将其应用于实际中能够为优化航班保障流程、提高航班准点率、提升机场服务保障能力提供有效的支撑和决策依据。     

侦察卫星地面机动目标覆盖特性分析与仿真

针对当前军用目标机动过程中易被卫星侦察的问题,对处于不同位置的机动目标进行侦察卫星覆盖特性分析,仿真其覆盖侦察过程.利用卫星工具软件包STK(Satellite Tool Kit)中先进的航天器系统分析软件,建立多摄动条件下侦察卫星星座运动学模型,调用STK的覆盖分析和虚拟现实模块,对卫星地面机动目标的覆盖算法和可视化技术进行研究.覆盖分析仿真结果表明:地面目标在机动过程中,侦察卫星对其实时位置的覆盖数据与目前采用的区域覆盖数据有一定差异,利用仿真结果能够有效减小覆盖预警数据的误差,且仿真结果与实际观测数据拟合良好.所提的方法处理地面机动目标侦察卫星覆盖情况准确度高,侦察卫星作战仿真过程逼真,具有很好的军事应用价值.     

基于航班延误情况下的登机桥作业调度方法的研究

航班延误导致机场事先安排好的登机桥调度方案无法满足实时需求,为了使机场在航班延误时能够更有效地运行,就需要对登机桥进行再调度。通过分析基于航班延误的登机桥调度问题的目标,基于人工蜂群算法,提出机场登机桥调度以停靠在远机位航班数,航班登机桥原有对应关系的改动数及乘客进港所用时长加权之和最小为目标的调度模型。该模型可用于机场在预先知道延误航班信息的前提下,对不同时段的延误航班实现对登机桥的高效再调度,很大程度上提高机场运行控制的效率。通过国内某大型机场的某天某时段的实际航班信息进行实验及仿真,结果表明,该模型及方法可以很好地利用到机场实际运行中。     

基于PN和CNN-LSTM-ATT的航班延误预测

航班延误预测对提高机场地面保障效率具有重要参考意义。针对目前航班地面保障流程复杂多变以及航班过站延误预测精度不高的问题,提出了一种基于Petri Net和融合预测模型CNN-LSTM-ATT的航班延误预测模型。首先,根据机场航班实际地面保障流程抽象构建离港航班地面保障作业Petri Net模型,获取保障流程中的关键作业时长成为动态特征;其次,将动态特征、航班信息、延误信息和天气信息输入CNN-LSTM-ATT模型中进行特征提取和分类预测,模型中引入注意力机制,通过注意力权重突出关键数据信息的影响,进一步挖掘重要特征之间的内部规律。实验结果显示,该融合模型准确率相比独立模型提升了6%,达到98.1%。通过对不同模型的对比表明该模型能较好地应对场面流程变化并且具备较好的延误预测能力。     

飞机地面除冰运行延误分析与调度方法

基于可拓理论对影响飞机地面除冰延误的影响因素进行了分析研究,基于分析结果设计出飞机地面除冰运行决策算法(HPFS&MD),构建了资源受限条件下大型枢纽机场飞机除冰地面运行多Agent模型,利用北京首都国际机场实际航班数据对上述算法进行了仿真实验验证.结果表明,将本文设计的HPFS&MD算法应用于大型枢纽机场的飞机地面除冰运行调度中,在飞机除冰总延迟时间、飞机延迟数量以及飞机延误率这三个指标上均优于传统的先来先服务(FCFS)策略,且HPFS&MD算法在兼顾不同驻场航空公司飞机除冰过程公平性的基础上,对多机型、不同除冰状态以及大量航班调度过程的表现也明显好于FCFS.     

基于改进匈牙利算法的机场航班时刻优化研究

航班时刻是我国治理航班延误、管理空中交通流量最为重要的基础数据之一。针对我国枢纽机场运营高峰时段时刻资源紧张、超负荷运行、放行顺序不合理等情况,分析机场航班运行规律和存在问题,在保证正班航班运输需求的基础上,提出基于历史数据的航班时刻优化模型,并改进匈牙利算法求解,以达到航空公司申请时刻调整量和航班地面等待时间整体最小的目标。结合杭州萧山国际机场历史运行数据,验证了航班时刻优化模型的可行性和适用性,对减少地面延误、提高放行正常率、增加机场容量具有重要作用。     

基于混合高斯模型的跑道侵入检测方法

面对机场不断增加的航班量,为了保障航班安全,避免发生跑道侵入,使用了基于混合高斯模型的背景减除法,在机场采集的视频数据中,追踪跑道安全区附近的运动目标。使用Graham Scan算法计算动态目标像素点的边框,根据前后帧之间动态目标的变化,计算其运动状态。在视频图像中标记跑道及跑道安全区,并使用旋转卡壳凸包算法计算动态目标与跑道安全区的最小距离。提出了的跑道侵入检测模型及方法,用于检测是否存在跑道侵入风险。仿真结果表明,该方法能够有效的机场安全区附近的追踪动态目标,并评估跑道侵入的告警等级。     

基于多目标优化的机场行李运输车辆调度问题研究

行李装卸是指将旅客的托运行李装上飞机或从飞机上卸载下来的一种机场地面保障服务,行李运输车是民航使用的在机场地面运输旅客托运行李的特种车辆。目前机场普遍采用的单车服务单航班的车辆调度方式,车辆的使用成本高、效率较低,且无法保证任务量的均衡。在建立的机场行李运输车辆调度模型的基础上,首先利用最邻近算法构建由一个出港航班和一个到港航班组成的车辆行驶总路程最短的子路径集合;然后依据子路径间的时间衔接关系对子路经进行优化组合,将所有子路径任务合理分配给行李运输车,实现所需车辆数最少和车辆任务量均衡的目标;最后,应用机场实际算例进行仿真试验,通过对试验结果的分析,验证了所建模型及求解算法的合理性和有效性。     

航班延误分布式检测与仿真

关于航班延误问题,已成为是困扰民航部门和广大旅客的热点,涉及多个环节和多种影响因素的航班延误状态检测是难点.针对某天某时刻航班实际运行发生的情况,将生物免疫系统机制与机场航班运行机制联系起来,为提高检测准确率,提出了一种分布式人工免疫模型的机场航班延误实时检测方法,采用分布式检测模型的特点,用各周次训练出来的检测器联合实时对下一时刻的机场离港航班延误状态进行检测,仿真结果表明方法不仅能够实时准确地检测机场离港航班状态,而且能够准确预测下一时间段累计延误航班数量,为航班延误预警提供决策支持.     

基于区块链技术的航班协同运行保障系统架构设计

在民航领域的航班协同运行保障过程中,传统的信息共享方式存在数据外泄、记录篡改、数据难追溯、数据难监管、隐私难保护等问题,提出一种由机场、航空公司、空管以及地服公司协同参与的区块链架构——航班信息共享链架构。根据航班运行过程中的实际流程与需求,从层次结构、网络结构、访问事件监管机制与多通道设计四个方面设计该架构,进而形成一种新型航班协同运行保障系统架构。实验结果表明,该架构不仅能够满足航班协同运行保障系统需求,还减少了单节点存储容量,更好地实现了航班协同保障参与方之间的动态信息共享。     

基于数字孪生的火箭测试与发射过程健康管理技术研究

为了解决运载火箭对地面测试与发射过程中对数据综合分析能力,飞行过程的故障诊断和预测能力,以及故障处理措施的快速决策等能力的迫切需求,提出一种基于数字孪生技术的火箭测试与发射过程健康管理系统设计方案;该方案通过建立运载火箭测试与发射阶段数字孪生模型,实现对火箭测试和发射过程的天地镜像仿真,依托数字孪生模型,对运载火箭健康管理功能进行了设计和优化;利用真实火箭和数字孪生火箭的信息交互,可有效实现火箭测试过程数据分析、飞行过程协同诊断,以及故障处理决策支持等功能;该系统提高了火箭发射的可靠性,为火箭可靠飞行提供了技术保障;同时,该技术在运载火箭健康管理上的应用也面临一些关键技术还需要进一步突破和发展.     

融合帧间差分与碰撞算法的快速跟踪预测算法

传统的运动目标跟踪预测算法难以保证机器人对高速运动目标的快速捕捉和提前预测,尤其是运动目标在滑行过程中发生碰撞改变了原有的运动方向,针对这一问题提出了基于帧间差分与碰撞算法相结合的运动目标跟踪预测算法.通过帧间差分法快速识别出平面内运动物体的具体位置和运动速度,根据其运动速度方向判别运动目标是否发生碰撞.当运动目标在运动过程中发生碰撞,采用LS-DYNA显示动力分析软件建立碰撞仿真模型,并用MATLAB拟合仿真数据得到碰撞算法,结合碰撞算法对运动目标的运动轨迹进行预测.结果表明以帧间差分和碰撞算法相结合的运动目标检测跟踪算法对于在平面内运动目标的跟踪预测方面速度更快,完全能够满足机器人对算法快速性的要求.     

基于信息图的多无人机三维协同搜索动目标方法

针对多无人机协同搜索区域内多运动目标问题,考虑传感器的探测概率与虚警概率、无人机的飞行与避撞约束和目标随机运动等特征,提出基于信息图的多无人机三维协同搜索方法.以无人机搜索的短期收益、长期收益和协调收益的平衡为核心,考虑无人机三维运动的特征,构建多无人机协同搜索的数学规划模型,并设计包含目标存在概率、环境不确定度、重访信息素和搜索增益4个因子的搜索信息图.基于滚动规划架构,整合新提出的剪枝方法进行模型的求解.在典型的协同搜索场景下,通过数值仿真验证所提方法的有效性.仿真结果表明,所提出的方法可以在秒级的时间内做出每架无人机的三维航迹决策,重访信息素和搜索增益因子可以引导无人机捕获更多的目标.对比仿真结果表明,所提出的方法可以在捕获更多目标的同时具有更少的误判次数,有效提升了多无人机协同搜索的任务效能.     

Geo-referenced flight path estimation based on spatio-temporal information extracted from aircraft take-off noise

The closer proximity between airports and residential areas has created a growing attention regarding noise pollution. The noise abatement procedures established by the aeronautical authorities and the models for computing noise contours around airports are proof of that. There are also models for identifying aircraft taking off which have focused on the correlation between the aircraft position and the noise signal. However, this correlation has been made so far without spatial information. The present study proposes a method to estimate the geo-referenced flight path followed by an aircraft taking off, using the spatio-temporal information extracted from the noise signal and improved with a smoothing algorithm. A microphone array with twelve sensors is used in order to evaluate different sensor spacings and the spatial aliasing effect when working with take-off noise signals. The flight path estimation method assumes that the aircraft is following a ground track collinear to the runway and was compared against radar information and Automatic Dependent Surveillance-Broadcast (ADS-B) data. The average method accuracy was between 3 and 6 meters. The estimated flight path has a ground length of about two kilometers, including locations at least one kilometer apart from the measurement point.     

Local motion feature aided ground moving target tracking with GMTI and HRR measurements

Tracking ground moving targets with ground moving target indicator (GMTI) measurements only could face a potential problem of losing tracks or track mingling, if the targets move together within the range of GMTI sensing uncertainty for an extended period of time. We propose a remedy for this problem by using local motion features extracted from high resolution range (HRR) profiles to assist data association. Unlike other HRR features, the new local motion features carry both spatial and temporal information and are ideal for feature aided tracking. A probabilistic logic based tracker is developed for local motion feature aided tracking.     

运动模型式飞行器气动力参数测试系统研究

为了对飞行器进行气动布局、飞行性能评估,提出了一种运动模型式气动力参数测量方法,并研制了一套运动模型式测试系统,通过运动模型来模拟飞行器在空气中的运动,其构造主要包含载具、测试支架、六分量天平、风速测量模块、数据采集模块、控制模块、便携计算机等部分;该类测试系统在某些特定工况下能准确模拟飞行器的飞行状态,对流场参数和模型所受载荷进行实时测量,预测各运动状态下飞行器的气动特性;通过数值模拟分析和风洞实验对车载试验数据进行了对比验证,结果表明,该测试系统能够准确获得模型的气动力特性数据;该系统具有一定的拓展性和通用性,可使用火箭橇等其他载具开展高速运动模型式气动力参数测量试验。     

Controlled Emergency Landing of an Unpowered Unmanned Aerial System

The ability to perform autonomous emergency (forced) landings is one of the key technology enablers identified for UAS. This paper presents the flight test results of forced landings involving a UAS, in a controlled environment, and which was conducted to ascertain the performances of previously developed (and published) path planning and guidance algorithms. These novel 3-D nonlinear algorithms have been designed to control the vehicle in both the lateral and longitudinal planes of motion. These algorithms have hitherto been verified in simulation. A modified Boomerang 60 RC aircraft is used as the flight test platform, with associated onboard and ground support equipment sourced Off-the-Shelf or developed in-house at the Australian Research Centre for Aerospace Automation (ARCAA). HITL simulations were conducted prior to the flight tests and displayed good landing performance, however, due to certain identified interfacing errors, the flight results differed from that obtained in simulation. This paper details the lessons learnt and presents a plausible solution for the way forward.     

基于效能评估的导弹战术决策支持技术初探

美国"战斧Ⅳ"巡航导弹可以用于打击地面战术目标和移动目标,扩展了战术打击能力.针对具备类似作战能力的导弹,为了能够给战术指挥员提供有效的辅助决策支持,以便对飞行中的导弹进行战术调整和目标重新瞄准,讨论了基于效能评估来辅助战术决策的思想和方法.首先从分析导弹武器系统作战效能评估应具备的功能入手,建立了导弹武器系统效能的评估指标体系,并详细描述了战术机动性能指标的计算方法,最后,通过战术想定和作战模拟验证,得到的结论是,采用这种辅助决策技术可以显著提高导弹的作战效能.     

珠三角地区多机场系统航班时刻的仿真优化

珠三角地区机场分布稠密、空域紧张、航班延误率高。为降低该地区的航班延误,提出以延误分层模型为优化目标,采用空域机场仿真模型SIMMOD对珠三角地区多机场系统仿真建模和有约束限制的并行扰动随机近似（Simultaneous Perturbation Stochastic Approximation,SPSA）优化算法相结合的方法,对珠三角地区多机场系统的航班时刻进行仿真优化研究。采用非光滑反馈对SPSA算法进行了改进。仿真结果表明采用这种仿真优化方法生成的新航班时刻,可有效降低总延误时间。研究对从整体上减少珠三角地区多机场系统的延误成本具有重要价值。