基于冲突避免的滑行路径动态分配问题研究

在保证地面飞行安全的前提下,为解决机场容量不足,减少航班延误,本文提出基于冲突避免的滑行道分配问题研究。在改进的Dijkstra算法的基础之上,结合机场场面运行规则、滑行冲突以及优先级限制等因素构建滑行道动态网络模型,给出不同冲突类型下的滑行时间求解方法。仿真实验表明,与未考虑滑行冲突的固定路径相比,动态滑行路径计算方法计算出的滑行路径可避免滑行冲突,一定程度上可缓解机场地面繁忙状态。     

基于SIMMOD仿真的机场拥挤时段推出率控制策略研究

当机场地面产生拥挤或将要产生拥挤时,持续的航班推出滑行势必会造成拥挤程度的恶化,进而延长离场航班在滑行过程中的滑行等待时间。滑行中航空器的发动机是不停歇的,滑行等待时间的增加意味着燃油消耗增多以及排放物的增加。针对这个问题,本文提出通过对离场航班的推出率控制来缓解机场拥挤,减少离场航班的滑行等待时间。本文首先对北京首都机场历史运行数据进行统计分析,探讨了当前离场航班滑行量与未来15分钟进场航班量以及未来15分钟起飞率三者之间的规律,提出推出率控制策略及实现方法;然后,设计了推出率的辅助计算程序;最后,使用SIMMOD仿真工具对北京首都机场进行建模,并对繁忙时段实施推出率控制。仿真结果显示:通过对离场航班实施推出率控制,选取时段中场面推出滑行量被控制在一个相对较低水平。该段时间内408架次航班平均每架次仅等待了3.3分钟,但总的滑行等待时间减少了63.2小时。     

基于BDI模型的Agent在飞行冲突中的应用研究

随着民航运输的快速发展,空域资源日益紧缺。为了保证航班的正常飞行,本文结合管制员的知识经验,研究了交通管制中常用的冲突解脱规则,并在此基础上,利用BDI(Beliefs-Desires-Intentions)Agent理论,在MAGER平台下设计并实现了基于规则推理的冲突解脱系统。     

航空器机场地面滑行时刻优化模型研究

空中交通量的急剧增长导致机场地面滑行网络效率的降低,造成航班延误。分析进／离场飞机的地面滑行过程,指出这一过程中可能出现的三类滑行冲突。引入混合整数规划方程表示飞机在机场地面的运动,建立一个规划飞机滑行时刻的最优模型。确定飞机通过指定滑行路径上各点的最优时刻,将滑行冲突产生的飞机延误降到最小,提高机场运作效率。利用成都双流国际机场的实际航班时刻数据进行算例分析,结果验证了该模型的可行性和优越性。     

基于免疫克隆选择算法的繁忙时刻场面航空器调度优化(英文)

为减少大型枢纽机场拥堵和航空器地面等待,以总调度时间最小为目标,提出了航空器地面滑行调度模型并应用于首都机场航班调度。模型参考经典的车间调度思想,将滑行过程中的3类特殊的场面冲突作为约束条件。针对模型NP难解的特征,设计了免疫克隆选择优化算法求解模型。通过北京国际机场仿真实验表明,相比先到先服务(First-come-first-served,FCFS)策略,本模型将一个高峰时段的航班调度时间减少了13.6min,平均每架航空器的总滑行调度时间减少45.3s,提高了跑道容量和机场运行效率。     

机场地面容量评估研究

提出基于滑行路径动态寻优的机场地面容量评估方法。对于结构复杂多样的机场地面,当跑道、滑行道和停机位使用情况和航班流变化时,根据机场地面运行的具体特点,首先建立机场地面有向网络模型,引入滑行道的权值概念,再通过D ijkstra算法进行动态路径寻优,并与冲突探测相结合,对滑行道和停机位进行合理分配。最后通过计算机仿真来评估容量。仿真实例表明,该方法不仅可以增强机场地面容量评估的灵活性和准确性,还可以应用于机场地面交通引导。     

先进的滑行辅助与引导系统

飞机在空中飞行与在地面滑行有一个最大的不同点就是:在空中,高度现代化的飞机,几乎可以在任何气象条件下完成高精度的航线飞行,而且可以使飞机的耗油最少;然而在地面滑行阶段,机组不得不依靠机场图表,并通过目视人工来操纵飞机滑行。这时常导致机组与管制员的相互误解,使飞机处于危险的境地。事故统计年报表明:大量的地面事故都是由于机组在地面失去了方位概念造成的。     

分布式实时系统中的多Agent调度

以机场航班运营管理系统(flight operation and management system，FOMS)为应用背景，对分布式实时系统中的Agent调度算法进行探讨。在分析实时系统特点的基础上，结合具有定时事件序列特征的FOMS，对定时事件序列进行了形式化描述，建立了分布式实时多Agent。系统的结构模型，并对其结构特点、系统负载能力和常用的Agent实时调度算法分别进行了分析与论述。为解决分布式实时系统中多Agent调度与迁移过程中实时任务处理不问断性和通信可靠性问题，本文提出了事件处理的分级调度策略和多Agent调度的迁移与定位同步算法(Synchronization of agent moving and locating，SAML)，并对其实现机理以及Agent djrectory和Agent scheduler的中介服务在实现SAML中的作用进行了介绍。最后分别对采用SAML和异步迁移算法时事务处理的实时特性作了分析比较。     

基于GIS的机场场面路径优化算法的研究

利用GIS技术,研究了进出港航班滑行路径的优化问题。为机场上刚降落和即将出港的航班规划最短滑行路径。判断航班在规划的滑行路径上是否会发生对头相遇。考虑到机场安全性和使用效率,要求保证进出港航班在滑行过程中按最短路径连续滑行,并且不能发生对头相遇。本提出了两种解决方法：(1)改变进港航班的滑行速度;(2)延迟出港航班的时间。通过实例验证了该算法的可行性。     

空管语音识别技术在防跑道侵入工作中的应用研究

跑道侵入是民航安全的重要危险源。本文将基于深度学习的空管语音识别技术引入跑道防侵入研究,通过实时解析塔台管制员和飞行员的陆空通话信息,进行管制员管制意图和飞行员飞行意图的识别,最终通过指令冲突计算建立冲突模型,结合飞行态势信息识别管制员的错误指令和飞行员复诵错误来防范跑道侵入事件的发生,有效提高机场的安全运行水平。     

基于遗传EM算法的航班延误状态空间模型(英文)

航班运行过程的高度动态性和随机性,航班延误因素的复杂性和不确定性导致航班延误实时预测成为难题。控制领域的动态数据驱动方法为该问题提供了一种解决方案。然而,要想运用动态数据驱动方法,首先必须建立航班延误状态空间模型来表示系统状态之间、状态与系统输入输出之间的关系。本文对单机延误事件序列进行了分析,创建了一种航班延误状态空间模型,并对其中的输入控制量进行了重点建模。在历史航班运行数据集上,采用遗传EM算法对模型参数进行了极大似然估计,并同时验证了遗传EM算法在优化参数估计和提高计算效率方面的优势。最后,采用Kol-mogorov-Smirnov方法对模型实例进行了假设检验,检验结果表明,所选模型具有较好的拟合优度。     

大流控下的航班运行监控

中南地区作为国内航空最繁忙的地区之一,航班延误将对全国航班正常造成很大影响。本文尝试建立一个对中南地区流控及延误监控的系统,为管制员在了解流控变化、采取合理运行策略、及时跟踪航班动态、协调和运行管理等方面提供参考。     

基于分支定界的离场航空器动态排序

离场航空器优化排序是加速终端空域内航班流动 、提高航班正点率、缓解管制工作负荷的有效手段。采用滚动时域控制(Receding horizoncontrol,RHC)策略构建离场航空器 实时动态排序框架,并基于分支定界法获取时间窗内优化的目标起飞时间。在此基础上,利 用修正的离场滑行时间确定允许开车时间,从而为管制员提供决策支持。以上海浦东机场离 场运行为例进行仿真验证,结果表明文中提出的方法不仅有效地实现了管制决策支持（为管制 员提供目标起飞时间与允许开车时间）,也能够提升跑道离场容量,降低离场延误水平。     

基于调速法的交叉航路空域复杂度研究

目前基于航空器架次的空域容量评估方法很难映射出交通态势、扇区结构及管制员负荷之间复杂关系,采用复杂度评估空域系统运行能力是当前空中交通管理领域的研究热点。本文基于空域复杂度评估方法中的扰动分析思想,根据扇区实际运行中交叉航路、航班流随机到达等实际情况,建立扇区-航班流模型,采用调速法进行飞行冲突探测与解脱,进而定义交叉航路扇区空域复杂度计算方法,设计了瞬时和平均空域复杂度可视化表示方法,对预测和降低空域复杂度提供支持。仿真结果表明,该方法与基于航空器架次的评估模型相比更能反映出扇区交通态势微观特征,向空中交通管理提供了决策支持工具。     

空中交通管制员的生理疲劳和心理疲劳浅析

空中交通管制员的任务是保证飞行安全,但特殊的工作性质和高强度的工作负荷致使管制员长期处于疲劳状态,从而影响航空安全运行。本文通过实验模拟,分析管制员的生理疲劳和心理疲劳反应,探讨不同年龄阶段管制员的疲劳指数,阐述二者间的关联及预防和缓解措施,旨在提高对管制员疲劳问题的重视,改善管制员的工作状态。     

可变优先级的静态随机地面等待问题研究

研究了一个可变优先级的静态随机模型在单机场地面等待中的应用。可变优先级是指航班随着等待时间的延长,优先级也会随之增大,并且在计算优先级的同时考虑了航班的总延误时间和总延误费用的影响。静态不变性是指在一个给定的时间范围内要求所有的决策都要预先给出。随机性是指考虑了未来容量的自然随机性。此模型在已知降落航班序列的基础上,结合机场容量的各种可能情况以及发生概率的集合,用整数规划求解各时段基于集合的降落航班数,并最终结合实际的数据通过仿真验证了其可行性。     

美国国家空域系统和自由飞行

民航目前采用地面控制飞行的管制方法与更好地利用空域及增大飞行机动性之间存在着根本的冲突.FAA的国家空域系统(NAS)能使飞行员和管制员始终知道彼此的位置和意图,并用自由飞行/管制飞行两种飞行模式的转换来解决这种冲突.     

航班地面等待模型中的延误成本分析与仿真

研究了航班地面等待模型中延误成本的计算问题。建立了单元受限地面等待问题的数学模型,分析了航班延误成本的构成,给出了航班延误显性成本的计算方法,并将其应用于数学模型中目标函数的计算。最后,用分段排序和定步长排序对模型进行了仿真,并与先到先服务(F irst com e,first served,FCFS)排序进行了比较。仿真结果表明,对航班延误成本进行定量分析,能够更有效地控制航班延误的地面等待成本。     

基于深度学习的离场航空器滑行时间预测（英文）

随着航班数量的不断增加,机场协同决策系统(Airport collaborative decision-making,A-CDM)的使用也越来越广泛。滑行时间预测的准确性对A-CDM计算离场航空器起飞排序队列和给出准确的撤轮挡时间具有重要的作用。本文提出一种基于时间-空间-环境数据的深度学习模型(Spatio-temporal-environment deep learning model,STEDL)来提高滑行时间预测的准确性。该模型由时间-流量变量(机场实际容量,场面航空器数量,时间段)、空间变量(滑行距离)、外部环境变量(天气,流控信息,跑道运行模式,机型)3部分组成。使用STEDL模型对香港机场离场航空器滑行时间进行预测验证。实验结果显示,STEDL模型预测准确率为95.4%,预测精度明显优于其他机器学习算法。     

从跨文化角度解析哥伦比亚航空052航班空难中的通讯问题

本文应用吉尔特·霍夫斯泰德的文化维度理论,分析哥伦比亚航空公司052航班空难中的语言交流问题。指出跨文化交流障碍导致了此事故中飞行机组与管制员之间的无线电通讯问题,文化因素也阻碍了机组成员之间的交流。同时,哥伦比亚飞行员与美国管制员不同的航空职业文化也是影响其有效通讯的因素之一。