基于粒子群算法的飞行冲突解脱问题

自由飞行可有效解决航线日益加剧的拥挤问题,但同时也增加了管制员管制监控的难度,从而使飞行冲突探测和解脱成为自由飞行的关键问题。粒子群算法（particleswaITn0ptimization）是一种群智能优化算法,尝试将其应用于飞行冲突解脱问题,构造了适合飞行冲突解脱问题的粒子表达方式,建立了冲突解脱问题的粒子群算法,成功解决了飞行冲突,并将其运行结果与遗传算法结果作了对比试验。实验结果表明。粒子群算法是求解飞行冲突解脱问题的一个较好方案。     

基于冲突解脱的碰撞风险研究

自由飞行是解决航路拥挤问题的一种有效方式,因此在自由飞行环境下对飞行碰撞风险进行研究显得尤为重要。分析了在自由飞行空域中实施飞行冲突解脱策略后的转弯航路碰撞风险;考虑了所需通信、导航和监视性能以及飞行速度偏差,建立了基于冲突解脱的碰撞风险评估模型。通过算例分析了冲突解脱角度、水平间隔与飞行碰撞风险之间的关系,结果表明碰撞风险评估模型能很好地对自由飞行空域中实施冲突解脱后的碰撞风险进行评估,验证了模型的可行性。     

基于满意博弈论的复杂低空飞行冲突解脱方法

复杂低空空域环境下多飞行器冲突解脱方法可以有效地提供冲突解脱策略,实时规划飞行器四维航迹,避免飞行器之间发生危险接近事故或者碰撞,从而保障空域运行安全。然而,随着飞行器数目的不断增长,冲突解脱面临"维数灾难",导致问题具有高维度、强耦合等难点。因此,传统的优化方案难以得到令人满意的方案。为了提高冲突解脱效率,保障运行安全,基于满意博弈论方法,考虑低空飞行器运动特点,构建冲突解脱模型,设计冲突解脱方法。飞行器主要采用改变航向角的策略。通过基于条件概率的方法来建立"社会关系",即当前飞机所做的决策对其他飞机产生的影响。每个飞行器在决策时,都会受到优先级比自己高的决策者的影响。基于满意博弈论的冲突解脱方法不仅可以有效地解决当前飞行器的冲突问题,而且兼顾探测范围内的其他飞行器,避免当前解脱策略导致与其他飞行器冲突,实现整体最优化。最后,通过在极端典型飞行冲突场景中实验验证表明,基于满意博弈论的冲突解脱方法可以实时高效实现大规模飞行器的冲突解脱,保障飞行安全且控制经济成本。     

自由飞行下基于转盘式立交桥的冲突解脱算法

自由飞行的实施能够增加空中飞行的流量,但增大了飞行冲突发生的可能性.为此,三维空间中考虑了CNS性能、速度分布、防撞系统及人为因素对碰撞风险的影响,建立碰撞风险模型来计算最小安全间距.当飞机之间接近最小安全间距时,为确保航空器的飞行安全,必须对飞机进行解脱,提出了空中转盘式立交桥的构想,用于自由飞行下的冲突解脱.     

三维空间飞行冲突解脱与入径策略研究

在现有冲突解脱的几何优化的算法基础上,加入了对解脱后重新加入航线(入径)过程优化的探讨,使解脱和再入径成为整个解脱优化过程的组成部分.在保证不产生延误的基础下,最大限度地利用了航空器的水平和垂直间隔.     

基于一种免疫遗传算法的自由飞行冲突解脱

自由飞行是解决航线拥挤的有效方法,但同时增加了空中交通管理的难度.免疫遗传算法是根据生物免疫原理提出的改进遗传算法,该算法主要体现了生物免疫机制中的免疫操作,与遗传算法相比,能较好地防治"早熟"和减少参数选取对结果的影响,优化效率高.将一种免疫遗传算法应用于自由飞行的冲突解脱问题,与标准遗传算法进行比较,取得了较好的优化效果.     

基于有向元胞自动机的空中导航和冲突解脱算法

针对在ADS-B空域监视系统下,利用有向元胞自动机模型模拟空域,研究了飞机自主导航和飞行冲突解脱的问题。在考虑了飞机的飞行性能、最小安全间隔及飞行速度等限制条件下,建立了空域的网格模型。利用ADS-B技术,建立了有向元胞自动机运动规则,确定了有向元胞自动机的最佳运动方向,构建了飞机空中导航和空域冲突解决的算法。通过对避开空中限制区和3架飞机空中冲突解脱的仿真,给出了空中的导航路径。仿真结果表明,该算法是可行的。     

飞行冲突下改航模型和算法研究

为解决飞行冲突下的改航问题,将不具备优先权的飞机看成是沿预定航路动态移动的威胁体,其保护区即看作该威胁体的威胁区域,建立改进的威胁概率模型——两机冲突概率模型,以确定其临界圆。在考虑改航偏离预定航路飞行代价的基础上,建立了改进的改航模型。针对三种飞行冲突分别给出了相应的改航最优路径规划分析。基于最短航程设计了相应的启发式算法,并对两种场景进行算例仿真。仿真结果表明,该模型和算法是有效可行的,可以很好地处理这类改航问题,为飞行冲突下的飞机规划出相对安全经济的改航路径,以及时解脱飞行冲突。     

基于析取关系直接变换的冲突解脱方法

针对自由飞行条件下的飞行冲突解脱问题,提出了一种基于析取关系直接变换的联立求解方法(DDTSA)。首先在不引入额外辅助变量的情况下,将基于析取关系的安全边界条件变换成易于联立求解的约束条件,使问题的变量和方程个数大幅度减少,从而降低问题的求解难度。然后为保证求解的精度和稳定性,采用基于Radau配置点的拉格朗日插值多项式对微分代数方程组进行离散化处理,继而求解离散化得到的非线性规划问题。最后分别对2架、3架以及4架飞机的冲突解脱问题进行仿真,仿真结果表明与相关文献中的方法相比,该方法具有更高的计算效率并且能够得到更优的结果。     

考虑飞机排放因素的飞机巡航性能参数优化方法

巡航是民航飞机主要的飞行阶段,航班飞行中绝大多数的燃油消耗、飞行时间和污染物排放均发生在该阶段。基于国际民航组织（ICAO）基准排放数据和BM2方法,建立了污染物排放量和排放成本计算模型;提出污染物排放价格权重、成本指数排放因子和综合成本指数概念,以改进飞行成本计算模型,考虑污染物排放对飞行成本优化的影响;通过计算分析输入成本指数对性能参数和飞行成本的影响,建立了基于搜索方法的综合成本指数优化流程,并采用Visual Studio予以开发实现;然后计算了综合成本指数飞行的经济效益,以及飞机质量、成本指数和巡航高度对飞行成本的影响。结果表明,选择合适的综合成本指数和巡航高度,可使总飞行成本达到最小,提高运行经济性。与传统巡航相比,在典型情况下采用综合成本指数巡航可以降低相同条件下的总飞行成本的0.15%。     

Distributed online mission planning for multi-player space pursuit and evasion

There are three important roles in evasion conflict: pursuer, target and defender. Pur-suers’ mission is to access targets;targets’ mission is to escape from pursuers’ capture;defenders’ mission is to intercept pursuers who are potentially dangerous to targets. In this paper, a distributed online mission plan (DOMP) algorithm for pursuers is proposed based on fuzzy evaluation and Nash equilibrium. First, an integrated effectiveness evaluation model is given. Then, the details of collaborative mission planning which includes the co-optimization of task distributing, trajectory and corresponding maneuvering scheme are presented. Finally, the convergence and steadiness of DOMP are discussed with simulation results. Compared with centralized mission planning, DOMP is more robust and can greatly improve the effectiveness of pursuing. It can be applied to dynamic scenario due to its distributed architecture.     

空管飞行冲突分析与模拟系统设计实现

随着民用航空的发展，空中交通流量加大，飞行冲突增加，空中交通管制部门的工作难度提高。目前国内还没有一套便捷的系统用于对空管飞行冲突进行分析，仍采用人工方式评估，效率较低。介绍了一套基于普通计算机的飞行冲突评估系统，重点介绍对雷达信息的转存和处理，及对冲突目标的分析和模拟，实现利用计算机的精确、高效特性解决管制工作中遇到的分析、评估和培训问题。     

Photon escape probabilities; Concepts and clarifications

The concept of the escape probability of photons created within an optically thick (scattering and/or absorbing) medium is well established as a useful tool for qualitative and quantitative analysis of photon transfer. However there exist some ambiguities of notation and definition which can present problems in applications of the concept. This review relates a number of different treatments or analyses involving photon escape probabilities, introducing a common notation in order to clarify the topic.     

五边平行进近冲突风险定量分析模型

针对飞机五边平行进近时飞行冲突,提出了一种五边平行进近飞行冲突定量分析模型。模型通过飞机在任意时刻的标称位置坐标与因不确定性因素导致的航迹偏移量之和,形成飞机任意时刻真实位置坐标,基于此推导出飞机在五边平行进近时冲突风险计算公式。在分析不确定性因素导致航迹偏离时,提出了一种基于布朗运动的随机过程来描述因干扰因素导致飞机随机运动的方法。在建立模型后,使用蒙特卡罗仿真方法计算了飞行冲突概率,结果理想。     

弹射救生数值仿真及不利姿态下救生性能分析

 国内弹射座椅救生性能预测分析主要依赖地面弹射试验。由于国内相关试验设备的缺乏,不利姿态下弹射座椅的救生性能很难通过试验获得,因此国内不利姿态下弹射座椅救生性能的分析研究比较薄弱。采用数值仿真的方法对弹射座椅的救生性能进行预测和分析,针对弹射座椅弹射过程的4个阶段分别建立了数学模型,其中自由飞阶段采用四元数法代替欧拉速率方程,以解决传统的六自由度方程出现的奇异性问题。采用四阶龙格-库塔法对数学模型进行求解,计算结果与地面弹射试验结果吻合较好。在此基础上,对某新型弹射座椅的弹射姿态轨迹进行计算,分析研究了弹射座椅在不利姿态下的救生性能,得到不利姿态下弹射座椅救生性能不佳的主要原因是座椅高速稳定性差以及飞机向下的牵连速度和飞机滚转角的影响,并根据分析结果提出了改善弹射座椅不利姿态下救生性能的基本方法。     

风对弹射座椅救生性能的影响

 针对某型弹射座椅建立了考虑风速的弹射过程动力学模型。选取不同风速风向和不同弹射速度作为计算状态,对弹射救生过程进行数值仿真,根据仿真结果分析风对弹射座椅救生性能的影响。通过在低速和中速两个弹射速度下,前向风、侧向风和大气垂直运动对弹射座椅救生性能影响的分析可知:较大的逆风不但会降低伞衣充满的轨迹高度,而且会产生人伞系统的振荡和摇摆,对安全救生存在一定的影响;大气的垂直运动对弹射救生系统的救生性能影响最大,它直接影响到救生系统的纵向运动轨迹。研究结果表明:前向风、侧向风和大气垂直运动均会对弹射座椅的救生性能产生不利影响,在真实的弹射过程中必须考虑风速对弹射救生性能的影响。     

空天飞行器整体式救生座舱的稳定减速与分离特性数值模拟

整体式密闭救生座舱方案将座椅与驾驶舱进行整体设计，弹射后具有独立的气动型面，在包含亚声速、跨声速、超声速甚至高超声速等非常宽广的速度范围可以更好地保护飞行员免受高速气流的吹袭，是空天飞行器救生系统设计的重要途径之一。针对整体式救生座舱，首先开展基本静态气动性能数值模拟评估；之后采用一种刚性减速伞增稳方案（整体式座舱+减速伞）对其稳定性和减速效率进行改进；最后采用动态重叠网格方法，对整体式座舱+减速伞构型的近机弹射轨迹特性开展动态数值模拟计算，从而获得该构型在抛投过程中的稳定性和安全性。研究结果表明，单独整体式救生座舱难以具备静稳定性；减速伞方案可大幅改善座舱的稳定性能，使座舱在Ma=0.3~4.0范围内均具有静、动态稳定性，并呈现亚声速时随马赫数升高而增强、超声速时随马赫数升高而减弱的变化规律，且高马赫数（Ma=4.0）工况可通过降低飞行高度以增加动压的方式进一步提升座舱的动稳定性；在宽速域范围内，整体式座舱+减速伞构型经过弹射力和火箭推力的辅助作用，能够实现与机体的安全分离，并且分离后其俯仰振荡姿态均具有收敛特性。     

双座弹射救生系统轨迹发散特性分析

为了研究双座弹射救生系统的轨迹发散特性,以MSC.EASY 5为基础平台进行了求解器设计,并以此为基础对轨迹发散特性进行了仿真计算分析,包括轨迹发散性能评估、轨迹发散对弹射轨迹高度及座椅稳定性的影响.分析结果表明,轨迹发散技术能够有效避免低速弹射时双座间的轨迹干涉,虽然在一定程度上降低了弹射轨迹高度并对座椅稳定性有略微...     

火箭弹射座椅轨迹发散技术研究

通过对火箭弹射座椅轨迹发散技术的类型、原理进行分析,建立轨迹发散性能计算模型。经过理论计算和试验验证,侧向轨迹发散火箭技术满足双座弹射救生的要求,有效地解决了FBC-1飞机双座飞行员弹射救生可能发生干扰的问题。     

民用客机缝翼气动噪声数值模拟研究

空中应急离机系统是飞行试验过程中保证试飞机组人员安全的重要措施。对国外一些试飞飞机的空中应急离机系统进行介绍,并对空中应急离机系统的总体设计原则、组成、功能、设计理念及多种子系统设计方案进行研究及分析。