基于航迹聚类的终端区飞行程序轨迹表示

为了定量评估飞行员严格按照规定的飞行程序执行飞行任务的能力,对终端区飞行程序轨迹的表示方法进行了研究。通常终端区范围内一条真实的航迹约有150个航迹点,而标准飞行程序仅使用4到9个航路点表示,不足以描述一条完整的航迹。针对这一问题,提出了基于航迹间面积加权的航迹相似性度量方法,并利用CURE算法实现航迹聚类。通过比较聚类集平均航迹和代表航迹分别与标准飞行程序的关系,建立了飞行程序轨迹表示模型。最后利用某大型国际机场的一条标准离场飞行程序以及实际运行航迹对提出的方法进行验证,实验表明,本文所述方法能更好的实现航迹聚类,并可准确地表示飞行程序轨迹,为分析与评估飞行员飞行品质提供理论基础和实践应用参考。     

飞行计划管理系统的设计及关键技术

针对目前航空兵部队飞行计划传统管理方法的缺限,设计了一种飞行计划管理系统,基于修正的K近邻域(MK-NN)航迹关联算法,研究了系统设计中的关键技术--航迹关联.该系统的实现,能够有效提高飞行计划管理的准确性与科学性.     

一种新的无人机偏航航迹计算方法

针对某型无人机模拟操作软件航迹计算精度存在的不足,提出了一种基于椭圆正反解公式的新的航迹计算方法．根据大地坐标系与大地基准相关原理,利用微元分析法计算无人机偏航航迹,通过缩小时间间隔,计算出等高飞行的无人机在小偏航角情形下的航迹经纬度．仿真验证结果表明,该方法能准确地计算小偏航角状态下无人机的飞行航迹,并能正确地对无人机飞越极点和赤道等特殊情况进行航迹修正,可用于其他飞行器的偏航航迹计算．     

基于对偶分解的分布式协同编队飞行研究

针对多智能体编队飞行问题,提出一种新的基于对偶分解的分布式算法,以实现协同航迹规划。首先,将编队飞行问题建模为受线性动力学约束的优化问题,其目标函数中包括智能体各自的独立目标(例如跟踪参考轨迹)以及系统的全局目标(例如总燃料消耗、编队队形等)。其次,为了分布式地求解该优化问题,将其对偶问题分解,把大计算量的原问题转化为多个小的子问题。最后,设计了协同分布式规划算法,并对其收敛性和最优性进行了理论证明。由于该算法只需相邻智能体间的通信,因此具有很强的可扩展性,并能适用于通信能力受限情况下的编队飞行。仿真结果表明,提出的分布式算法能有效地进行协同编队飞行规划;同时通过与集中式方法的比较,其最优性和收敛性得到了验证。     

时间偏差校准分布式多传感器多目标跟踪算法

由于信号处理、量测采集延时等原因,导致多传感器系统中存在量测时间戳不准确,即量测时间偏差。针对量测存在时间偏差的分布式多传感器系统,提出一种时间偏差校准分布式多传感器多目标跟踪算法。在局部处理器,针对传感器量测存在虚警和漏检的情况,基于联合概率数据关联(JPDA)和扩展卡尔曼滤波(EKF)算法进行多目标跟踪,估计出存在时间偏差的局部航迹。在全局处理器,针对局部航迹时间偏差导致全局航迹精度下降的问题,首先,采用逆卡尔曼滤波基于局部航迹构造等效量测,针对匀速直线运动目标,推导出相对时间偏差伪量测方程并给出计算方法;然后,提出一种基于伪量测的相对时间偏差估计算法,采用递推最小二乘估计与卡尔曼滤波在空域及时域实现了相对时间偏差的联合估计;最后,设计一个时间偏差校准分布式多传感器多目标跟踪架构,联合进行时变时间偏差估计与补偿、"等效量测-全局航迹"关联和全局航迹更新。虚警和漏检下的多传感器多目标跟踪仿真结果表明:量测存在时间偏差情况下,所提算法可以有效提高融合后的全局航迹精度。     

基于混合策略的UCAV攻击轨迹在线规划方法

针对无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)在线轨迹规划问题,提出了一种基于混合策略的方法。首先,针对动态不确定环境,设计了基于事件触发的轨迹滚动规划方案;其次,基于UCAV飞行性能约束对数字地形进行平滑处理,生成安全可飞行曲面;再次,提出了利用函数表征重规划段轨迹的方法,分析了轨迹函数特性和端点约束处理方法,进而将轨迹规划问题转化为轨迹函数寻优问题,减少了轨迹寻优参数数量;最后,引入平均速度和FUCH混沌映射对粒子群算法进行改进,并利用其对轨迹函数进行寻优。数字仿真结果表明,利用该方法完成一次轨迹在线重规划只需0.2 s,表明了该方法具有较好的实时性,能满足轨迹在线规划要求。     

空管自动化系统航迹与飞行计划自动相关功能的探讨

空管自动化系统通过FDP收发AFTN电报,对飞行数据进行计算和推算,从而实现航空器的雷达航迹与飞行计划相关,为管制人员提供航空器的准确位置信息.文章主要介绍雷达航迹和飞行计划是如何进行自动相关的,以及空管自动化系统飞行计划与航迹无法相关的几种原因和提高相关率的方法.     

适用于宽带接收阵列的无模糊二维DOA估计

为了满足宽带侦收的要求,提出了一种新的基于环形阵列的宽带天线阵列配置方案,利用2组独立空间欠采样通道得到有模糊的信号空域信息,并结合一定的解模糊算法和配对方法得到无模糊的空间信号到达角(DOA)估计. 仿真结果表明,所提算法在搜索量小的优势下能实现二维方向角的高精度估计及正确配对,且2组通道的采样数据可并行处理,增强了算法的实时性.     

基于Petri网和遗传算法的飞行训练计划优化编排

为解决航空兵部队飞行训练计划的优化编排问题,以组成训练计划的科目为研究对象,提出一种基于赋时库所Petri网(timed place petri net,TPPN)的科目-空域占用过程仿真与遗传算法相结合的优化编排方法.该方法首先建立科目-空域占用关系表,并基于TPPN建立科目对空域的占用过程模型.采用遗传算法对空域占用过程进行优化,使用的染色体是由TPPN模型中的部分选择库所名称排列而成,每个染色体代表了一种科目-空域占用方案.利用基于TPPN的科目-空域占用过程仿真,得到每个染色体所对应的优化目标值.仿真试验证明,该方法融合了Petri网和遗传算法各自的优点,能够有效地实现航空兵部队飞行训练计划优化编排.     

基于子航迹Hough变换的模糊航迹关联

针对多局部节点的航迹关联问题,提出一种基于子航迹Hough变换的模糊航迹关联方法.将融合中心相邻时刻的同源局部状态估计定义为子航迹,利用Hough变换将同一时段的所有子航迹映射为参数空间中一组点集,以最大熵模糊聚类实现子航迹-系统航迹关联.实验结果表明,在多局部节点情况下,该算法能实现子航迹-系统航迹关联,减少系统航迹的平均更新时间,满足系统的实时处理要求,与传统的航迹关联算法相比,具有较快的关联处理速度.     

人工免疫算法路径规划在林火救援中的应用

为解决复杂环境下双机林火救援路径规划问题,提出用人工免疫算法规划三维飞行航迹。借鉴人工免疫算法规划机器人路径的方法,通过考虑飞机飞行特性和双机路径规划的要求,为双机异地出发同时到达规划出三维飞行路线,并对算法的主要影响因素进行了分析和估计,获得规划航迹的最优参数,用于设计安全高效的飞行航迹。研究结果表明,该方法能规划出复杂环境下双机飞行航迹,利用参数优化后的人工免疫算法不但能快速有效地规划三维航迹,而且丰富了航迹规划方法研究。     

利用SAR图像匹配的弹体定位新方法

在导引头末制导阶段,常采用景象匹配技术修正弹体飞行轨迹的位置偏差,而传统基于多普勒信息的定位方法对误差敏感,无法满足精确制导的需求．针对上述问题,提出一种新的弹体定位方法,通过构建以场景中任意点为北天东坐标系原点的定位几何模型,获取景象匹配后弹载合成孔径雷达图像中多特征点的位置信息;然后以对应的斜距信息构造非线性方程组,运用高斯牛顿-遗传混合算法解算出弹体实际位置,从而准确地对弹道修偏．     

考虑关键点流量限制的多机场协同地面等待模型（研究生论坛稿件）

为了在流量控制结束后能加速延误波消散,提出了考虑关键点流量限制的多机场协同地面等待模型,对多个机场的出发流进行了协同优化,在减少流量控制所影响的航班延误波的同时,兼顾其他相关机场的出发流正点率,其中,设计了地面等待问题的分组原则、优先因子确定算法等。该模型考虑了不同航班的延误费用不同,还考虑了有后继任务的航班延误产生的累积损失。实验结果证明,与先来先服务相比较,本模型总延误时间减少11.5%,总延误损失减少9.5%,并能根据容量受限空域入界间隔、起飞机场起飞间隔的变化,得到不同的地面等待方案,体现了本文模型的灵活性和优化性。     

基于伪谱法的小型超音速无人机轨迹优化

为了提高小型超音速无人机的经济性能,针对配备加力燃烧室导致设计复杂、油耗过大的问题,提出小型无加力燃烧室的超音速无人机. 利用马赫俯冲机动突破音障,基于hp自适应伪谱法的最优控制轨迹规划方法,求解达到超音速巡航飞行的最小油耗和最小时间2种轨迹最优化问题. 该方法将控制与状态变量离散化,结合无人机飞行的物理过程,将多约束最优控制问题转化为非线性规划问题. 将本文与传统飞行方案所得的结果进行比较,分析重要设计参数对最优轨迹的影响. 仿真结果表明,利用该方法能够有效地规划出无人机从高亚音速到超音速飞行过程中的可行轨迹,得到的最小油耗、最小爬升时间均优于传统飞行方案,最小油耗降低约11%,最小爬升时间降低约46%.     

基于深度高斯过程的飞行冲突探测方法研究

为了更加准确地建立航班飞行轨迹的时序特征,该文引入了高斯过程预测航班飞行轨迹.考虑机动环境运动目标的非线性特征,将高斯过程与深度置信网络相结合形成深度高斯过程,将其用于预测航班飞行轨迹.同时基于预测的航班飞行轨迹,实现了概率型基于深度高斯过程的飞行冲突探测算法.在引入蒙特卡罗思想和马尔科夫链蒙特卡罗采样算法基础上,提出...     

基于激光传感器的槽型轨轮廓匹配方法

为了实时掌握有轨电车线路的轨道状态,以期更有效地指导线路运营维护,针对有轨电车特殊的轨道结构和安装方式带来的轨道轮廓匹配困难问题,提出适用于槽型轨的轮廓匹配算法. 通过分析轨道的磨损规律及结构特征,定义槽型轨的匹配基准区域,给出区域的自动分割方法. 为了解决匹配区域定位困难的问题,设计两段式最近点迭代（ICP）匹配算法,实现轮廓的精确匹配;通过卡尔曼滤波器对匹配得到的旋转平移参数进行连续预测,解决在特殊情况下的异常匹配问题;通过实际线路实验,验证算法的可靠性. 实验结果表明：所提匹配算法具有快速、高精度和高鲁棒性的特点,能有效克服槽型轨的特殊结构和嵌入式安装方式带来的匹配困难问题.     

基于强化学习的无人机安全通信轨迹在线优化策略

物理层安全是无线通信实现安全通信的一种有效手段,无人机基站在存在地面窃听者的情况下向地面合法用户传输机密信息时,已有研究一般采用离线方法对无人机基站的飞行轨迹进行优化,得到的轨迹是固定的,保密传输缺乏应对通信环境变化的能力.针对该问题,本文研究无人机飞行轨迹的在线优化策略,使机密信息被安全传输的同时实现通信平均保密率最...     

一种TAEM段结合迭代校正的轨迹快速生成算法

重复使用运载器(RLV)到达末端能量管理段(TAEM)接口处时,其位置、航迹倾角等初始状态存在大范围摄动的情况,为了使其在此情况下顺利进入自动着陆窗口,提出了一种结合迭代校正法的轨迹快速生成算法.首先根据高度与速度约束生成参考动压-高度剖面,通过跟踪此剖面实现纵向制导;通过跟踪由3个参数定义的轨迹地面投影实现侧向制导,纵向制导和侧向制导可以保证RLV的速度、航迹倾角、航迹偏角、侧向位置满足末端约束.提出的迭代校正算法可以快速确定航向校准柱的位置与最终半径这两个参数用以调整航程,从而保证末端所有状态均满足自动着陆段接口处的边界约束.仿真结果表明:该算法可以根据RLV具体的初始状态,自动选择直接或者间接进场策略,并快速生成可行的参考轨迹,轨迹生成时间4~12 s.该算法使用的数值方法非常成熟与稳定,易于工程实现;与航天飞机的策略相比,该算法不依赖离线计算并存储的若干参考轨迹,可根据当时的状态自主生成新的参考轨迹.仿真结果验证了算法的快速性、鲁棒性与实用性.     

一种基于双向GRU的UAV飞行轨迹预测方法

低空空域飞行活动日趋频繁,无人机类型多样且性能差异较大,飞行过程中易与建筑物或其他航空器发生飞行冲突。为实现低空空域的规范化、安全化、精细化和智慧化管控,需不断提升保障无人机运行安全的技术手段,例如冲突风险探测、安全风险评估等。文章从无人机的轨迹预测与意图识别、低空空域飞行冲突探测、低空空域风险评估及预警告警等3方面进行了研究。首先,总结了在无人机轨迹预测和意图识别方面的研究成果和面临的问题挑战;其次,基于低空空域冲突探测形式,分析不同探测方法的优缺点;随后,围绕低空空域风险评估及预警告警技术,分析当前研究需要解决的核心问题;最后,对无人机冲突探测和风险评估技术等方面进行了展望。