驾驶员意图下的航空器冲突规避模型

为适应新一代空中交通运输系统的变化,提出一种考虑驾驶员意图的航空器冲突规避模型.新模型通过对驾驶员意图进行建模,提出了改进的航空器位置预测模型,在此基础上分别建立航空器与限制空域、航空器对之间冲突概率估算模型,并根据冲突概率进行冲突风险等级进行划分.此外,本研究挖掘并分析了4个影响冲突概率的重要因素,并以此为依据提出了各冲突风险等级相应的冲突规避策略.结果表明:通过增大两航空器飞行航路段距离,增大飞行航路段长度,减小两航空器航班计划时间重合度,减小飞行计划用时可以相对地降低冲突概率.航空器冲突规避新模型的提出改进了自主冲突探测与解脱决策支持系统,保障了空中交通安全.     

基于监视的空中交通管制技术浅析

近年来,我国航空航天技术快速发展,空中交通工具数量明显增多,与此同时人们越来越重视空中交通管制技术。基于监视的空中交通管制技术,可以保障航空器的安全飞行,提高飞行效率,满足旅客们对不同时间航班的需求。本文分析了基于监视的空中交通管制技术分类和特点。     

面向4D航迹运行的飞行冲突混杂系统理论监控方法

为实现未来大流量、高密度、小间隔条件下的空中交通管理,提出了一种避免飞行冲突的混杂控制系统结构。首先依据不同飞行状态下的航空器运动学方程建立被控对象模型,依据空中交通管制规则确定了禁止空中交通系统轨迹穿越的冲突超曲面,并通过设计监控器辨识潜在的冲突事件。然后基于管制员可采用的调配手段设计飞行冲突离散控制器,根据离散冲突事件向量确定可行的离散解脱策略,并在允许解脱时间段内且系统超曲面函数值的差分为负的前提下计算连续操纵输入量。案例研究表明,混杂系统理论模型能对潜在冲突进行实时探测和解脱,保证空中交通系统处于可达集的安全子集中。     

基于视景仿真的光电经纬仪模拟训练器

研究了一种用于光电经纬仪模拟训练的三维可视化视景仿真系统的实现方法,介绍了模拟训练系统的组成及虚拟环境中视景表示与生成方法。采用Visual C++和OpenGL编程技术实现目标飞行场景立体仿真、飞行轨迹实时显示。运用OpenGL函数库研究了目标跟踪场景仿真模型的建模方法、特殊效果产生技术、模型的数据驱动及视点变化技术。在实现目标三维飞行场景实时显示的同时进行人机交互控制,最终可从任意距离和各个不同角度实现飞行器飞行、操作手模拟跟踪的视景仿真。     

面向高效仿真的航天器飞行仿真系统设计与实现

针对航天器飞行仿真系统中海量时空数据高效仿真与处理的工程需求,通过四叉树层次细节算法对仿真系统中海量数据进行分块,并结合金字塔模型对数据块进行高效管理,有效提高了飞行仿真系统中数据处理、地球绘制及地形渲染效率,同时仿真系统通过半拉格朗日法建立航天器尾部火焰模型,有效减少了风力、风向等物理因素对航天器火焰模型的影响.测试结果表明,飞行仿真系统可以准确模拟航天器发射及飞行过程,具有良好的可靠性和较高的运行效率.     

给水处理投药控制的非线性数学模型及仿真

为了更好地控制给水处理系统中的投药量,本文用机理建模及分布参数系统建模的方法,建立了可用于给水处理投药过程控制的数学仿真模型,该仿真模型包括了给水处理过程中混凝、絮凝、沉淀3步最基本过程,反映了水厂各设计参数对水处理投药控制效果的影响以及混凝药剂与絮凝池、沉淀池出水浊度之间的动态响应关系.仿真模拟了水厂原水浊度发生突变对絮凝池及沉淀池的出水浊度的动态影响,仿真结果与实际水厂数据相近.研究结果可以用来进一步研究水处理过程控制,为更深入研究适用于给水处理的非线性控制方法提供良好的模拟仿真分析平台.     

微波暗室中基于开关切换的动态干扰仿真方法

为了准确实时复现航空通信系统数据链路中复杂电磁空间环境,本文进行了动态干扰仿真．在静态暗室中设计一种能模拟真实飞行过程抗干扰的半实物仿真系统,并分析了航空通信系统数据链路的特性.在微波暗室中复现动态干扰时,通过微波仪表的控制实现电磁空间环境动态干扰的映射构建．采用参数化模型表征技术实时建立相应的动态干扰模型,并利用最小均方值方法设计出与其匹配的干扰切换的输出算法,利用动静结合的方法仿真实现了微波暗室中通过静态喇叭模拟动态干扰模拟功能.验证结果表明,采用本文的方法能够逼真的反映飞行器在真实环境下所受动态干扰的影响,该仿真系统的研究对提高航空通信系统数据链路的抗干扰性能具有参考意义．     

基于高斯过程的飞行转弯区一致性监视技术研究

针对导航误差和监视误差等干扰因素以及飞行转弯固有的不确定性和可变性,比如转弯开始点和转弯半径的差异,造成飞行转弯区内难以判定航空器是否与飞行计划或管制指令一致的问题,提出了一种比较航空器系统状态预期值和实际测量值的一致性监视方法,该方法基于高斯过程对转弯区的一致性飞行建模,通过模型求解出预期的状态值范围,其中引入附加的偏离项使模型有效地描述了飞行转弯区各个时段内系统状态值的合理变化趋势。系统状态预期值的计算通过高斯过程的贝叶斯推理框架完成,并且使用随机采样的方法解决引入偏离项后的后验概率无法求取解析解的问题。构建的飞行模型使用历史飞行数据进行训练,避免了直接依据飞行计划或管制指令计算系统状态预期值的方式下容易出现的问题,主要是无法充分考虑实际情况下各种因素对于系统状态值的影响。使用实际飞行场景中的监视系统数据进行测试,结果表明该方法计算得出的系统状态预期值区间反映了系统状态值的合理变化范围,能够有效判定一致性飞行。此外,相比于基于轨迹偏差阈值的判定方法,该方法能够取得更优的误报率和检测时间,避免了人为设置阈值不合理造成的影响,同时体现了该方法易于扩展,便于利用监视系统中位置信息之外的测量值提高一致性监视的性能。     

基于VegaPrime战斗机飞行视景仿真系统研究

为实现对战斗机真实飞行过程的飞行视景仿真,深入研究了操纵杆、Multi Gen Creator、Vega Prime、Visual C++及MATLAB/SIMULINK之间的数据接口技术,通过Multi Gen Creator和Vega Prime建立战斗机三维动态场景,由MATLAB/SIMULINK建立战斗机数学模型进行飞行参数解算,设计了战斗机飞行视景仿真系统。视景仿真结果表明:该战斗机飞行视景仿真系统摆脱了过去应用各类传统视景仿真软件无法模拟战斗机真实运动规律的局限性,实现了战斗机飞行参数与三维视景的无缝衔接,能够真实地模拟战斗机飞行过程。该系统对飞行模拟器的研究及飞行员训练具有一定的参考价值。     

空中交通管制的人为差错及避免方式

安全问题是航空运输的最重要问题,而有效的空中交通管制是提高航空飞行的最重要保障.本文针对空中交通管制问题进行探讨,研究空中交通管制的基本概念、内容,从人的因素方面总结了空中交通管制的人为差错,并从完善管理制度、加强队伍建设、提高技术水平等方面提出了降低认为差错率的建议.     

垂直/短距起降飞机非线性动力学建模与仿真

垂直/短距起降(V/STOL)飞机具有广泛而高效的军事应用前景.为研究V/STOL飞机复杂的飞行控制问题,需要建立能够准确反映其动态特性且可用于飞行仿真的动力学模型.综合考虑V/STOL飞机的多进气道气流量变化、大迎角非线性和迟滞非定常特性、地面效应和喷气诱导效应等因素的影响,利用线性叠加原理并结合机理建模与经验公式,建立了全面的推进/气动力与力矩模型;在此基础上,基于刚体动力学和运动学原理,推导得到了V/STOL飞机的全状态六自由度非线性数学模型;最后,仿真分析了V/STOL飞机的地面效应和喷气诱导效应引起的动力学变化及其三角翼非定常动力学特性.结果表明:地面效应对V/STOL飞机动力学的影响可以忽略,而近地飞行时的喷气诱导效应会导致较大的升力损失,离地越近损失越大;V/STOL飞机的非定常动力学源于飞机迎角变化所引起的气动力滞环效应,且迎角越大、空速越小,滞环效应越显著,非定常动力学特性越强.所建模型物理意义明确、计算方便,能够较为准确地反映V/STOL飞机的动力学特性,可为其不同飞行模式下的模型简化应用和飞控系统设计提供帮助.     

地面防空预警雷达探测概率仿真模型研究

针对地面防空预警雷达探测效能实验验证问题,将目标发现概率解析计算和雷达功能仿真相结合,构建了较完整和完备的雷达探测概率仿真模型．该模型包括视距判断、信噪比求解、干扰功率计算等模块和仿真环节,能够基于典型飞机目标的航迹想定,仿真计算单部雷达和雷达网对目标所有航迹点的综合探测发现概率,可为地面防空预警雷达装备探测效能仿真验证和作战使用研究等提供支持．最后,通过不同层次和粒度的仿真实验,验证了模型的有效性和可行性．     

液压式阻拦系统的数学建模及仿真

为了确定舰载机着舰过程中的动态变化,对美国航母上MARK7 Mod1型液压式舰载机阻拦系统开展研究,建立的阻拦系统的数学模型.利用Matlab对所建立的阻拦系统模型进行仿真分析,论述了着舰过程中阻拦系统和舰载机的动态变化,分析了液压装置和定长冲跑控制装置的在着舰过程中的作用.结果表明:利用MARK7 Mod1型阻拦系统,航母上的舰载机在一定的速度范围内着舰降落,都能够在固定的甲板长度内平稳的拦停,实现舰载机的安全着舰.     

反辐射飞行器的制导系统研究

介绍了反辐射飞行器的特点，制导系统的组成，该系统采用某型飞机的气 实际飞行数据，分析计算了直接侧力控制的数学模型，并归纳出直接侧力控制系统的解耦问题，采用追踪法对飞行器的制导规律进行了研究，给出了仿真结果。采用该系统的优点是响应时间短，命中精度高，抗风干扰性强，杀伤效果好。     

Design of an Integrated SITL and HITL Simulation System for the Control of a Loitering Aerial Vehicle

An investigation into the aircraft flight simulation and control system is presented in this paper. The study was firstly focused on the establishment of an integrated hardware-in-the-loop(HITL) platform for aircraft flight simulation based on MATLAB/Simulink+dSPACE. The platform combines the abundant software and hardware resources of dSPACE simulation platform to simulate the flight attitude of an aircraft in six-DOF (degree of freedom) motion. Based on the platform,the study was then focused on the fligh...     

伪逆法在自修复飞行控制中的应用研究

介绍了现代战术飞机自修复飞行控制研究方法,针对某型飞机的特定飞行状态与机身损伤故障模式,建立飞行与控制数学模型,采用仿真方法对比研究了在模型精确和有误差情况下伪逆法重构飞行控制律的效果。结果表明:应用伪逆法重构飞行控制律对精确模型具有反应快速的优点,但对模型误差鲁棒性不强,不能单独应用。     

基于航空器位置-速度矢量关系的短期冲突检测算法

为了解决高密度飞行环境下航空器对的短期冲突虚警问题,研究了航空器当前位置和速度矢量的相互关系,证明了只有位置差与速度差矢量内积小于零的航迹对才具有潜在冲突,并根据安全飞行间隔规定,采用线性预测方法对其进行冲突有效性确认,实现快速有效的短期冲突检测.通过模拟试验下的监视雷达数据,验证了本文算法的有效和准确性,相对于其他算法,本算法快速准确地实现了高密度飞行情况下潜在短期冲突航空器对的检测,并解决了当航空器背向飞行时不再进行告警的问题,减少了地面管制人员的工作量.     

无人倾转旋翼飞行器冗余操纵控制策略设计

根据所建立的无人倾转旋翼飞行器飞行动力学模型配平和小扰动线性化处理结果分析了不同飞行模式下的操纵效率,应用多目标非线性控制方法的目标优化函数性能指标得到了操纵效率矩阵系数,设计了一套实用的舵面驱动分配策略,实现了飞行器全模式飞行,解决了飞行控制随飞行模式变化所要求的操纵冗余问题．采用所提出的操纵分配策略可使飞行控制器统一设计,无需按不同飞行模式设计控制器,有效降低了飞行控制器的设计难度．给出了一个全模式飞行仿真样例,运用线性PID控制器实现了稳定飞行控制．利用倾转旋翼飞行器飞行动力学模型仿真验证了操纵分配策略的有效性．     

ADS-B多数据链路融合方案探索

作为新航行系统FANS的重要组成部分,将ADS-B技术用于民航空中交通管制,可在无法部署航管雷达的大陆地区为航空器提供优于雷达间隔标准的类雷达管制服务。数据链路是ADS-B技术的重要组成部分,当前多种数据链路并存而又互不兼容,形成极大的"信息壁垒",成为广播式自动相关监视技术发展所面临的一个无法回避的问题。由于三种不同体制、不同标准而又互不兼容的数据链路技术共存,已严重影响基于航空器之间的空空监视效果,制约着空管飞行流量和飞行安全保障能力的提高。     

奇异值灵敏度特征结构配置在地形跟随系统中的应用

用特征结构配置与奇异值灵敏度分析相结合的方法，为某飞机设计了地形跟随系统控制器，并在系统结构参数变化与风干扰条件下，验证了系统的鲁棒性。大量的数学仿真表明，该系统已达到了地形跟随系统的规范要求。