基于ADS-B的飞机冲突探测

面对飞行流量持续快速增长、民航空域资源日益短缺的状况,对飞机间的潜在冲突进行有效探测,是避免飞机间危险接近或碰撞发生的关键.对飞机周围区域进行合理建模,给出了一种基于广播式自动相关监视(ADS-B)技术的确定型冲突探测算法,充分利用ADS-B报文提供的经度、纬度、速度和航向等信息及其报文高更新率等特点,预先排除无威胁飞机,然后分别从水平和垂直两个方向对飞机之间的冲突进行探测.运用Matlab进行功能仿真,结果表明该算法能有效排除无威胁的飞机,并且能够对有威胁的飞机及时给出告警.该算法对保证自由飞行条件下的飞行安全具有积极意义.     

一种多源组合定位系统中信息质量评估方法

多源组合定位系统可有效提高定位精度及定位鲁棒性。但更多的信息源提高了引入低质量信号的可能性,从而影响组合系统的定位性能。针对该问题,提出了一种多源组合定位系统中信息质量评估方法。在单系统信息质量评估的基础上,分析了其虚警率与漏警率,发现了二者的影响因素,利用多系统拥有更多冗余信息的特点,通过一致性检验,实现了多源组合导航系统的信息质量评估。仿真实验结果表明,该方法可以同时降低信息质量评估的虚警率与漏警率,且随着组合定位系统数量的增大,虚警率与漏警率呈持续下降趋势,拥有较好的信息质量评估效果。     

基于支持向量机的概率型飞行冲突探测算法

为解决自由飞行条件下冲突探测概率估计问题,提出了一种基于支持向量机(SVM)的概率型飞行冲突探测算法。首先对飞机运动轨迹及保护区建模,飞机预测航迹误差服从高斯分布,以目标机为中心建立椭球保护区E模型,获得冲突和不冲突样本。在此基础上,选取飞机当前位置、速度矢量和向前看时间为特征量,采用SMOTE重采样方法解决样本不均衡问题,进行SVM训练,并通过Sigmoid函数概率映射法求解冲突概率,建立冲突探测模型。仿真结果表明,所提出的算法能够探测中短期向前看时间内飞行冲突,所得冲突概率准确、虚警率较低。     

ATC系统中STCA性能评估指标研究

针对空管系统中短期冲突告警性能评估指标技术展开研究,通常的评价指标包括漏警率、虚警率等,这些指标在一定程度上能够反映短期冲突告警的性能优劣,但还存在一定的评价缺陷,基于短期冲突告警的实际情况,提出了不当告警率的概念和计算方法,在保留虚警概率、检测概率指标的情况下,引入不当告警率,更加科学和真实地完成了对短期冲突告警性能的评价,通过对模拟仿真系统和真实使用系统的评价分析,论证了所提出的评价指标的有效性和合理性。     

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.     

结合核相关滤波器和深度学习的运动相机中无人机目标检测

针对无人机与相机快速相对运动造成的运动模糊问题，以及小型无人机外观信息缺失和背景复杂造成漏警和虚警问题，提出了一种新的无人机检测-跟踪方法。针对成像尺寸小于32像素×32像素的无人机目标，提出改进的多层特征金字塔的分类和目标框回归器作为目标检测器，克服漏警。利用检测结果初始化基于核相关滤波的目标跟踪器，并持续修正跟踪结果，跟踪结果为剔除检测器虚警提供依据。在跟踪过程中，引入对观测场景纹理自适应的相机运动补偿策略实现目标重定位。多场景下的实验结果表明：提出的方法在对高速运动小目标的检测和跟踪指标上显著优于传统方法，且运动补偿机制的引入进一步增强了方法在极端复杂场景下的鲁棒性。     

航空器空中近距离接近原因分析及措施探讨

航空器在空中飞行时，航空器之间必须拥有不小于规定距离的垂直间隔、纵向间隔和侧向间隔，这是确保安全飞行的条件之一。本文通过器小于规定间隔后的近距离接近飞行，产生的原因进行分析，试图找出防止航空器近距离接近，防止航空器之间相撞，确保空中航空器安全顺畅飞行的理想办法。     

自由飞行下基于集成学习的概率型冲突探测算法

空中交通流量的持续增加对中、短期飞行冲突探测的精度与处理大量目标的能力的要求更高,提出基于集成学习(ensemble learning)的冲突探测算法。首先,对飞机冲突过程建模,收集飞行样本;其次,提取飞机当前位置、速度矢量、向前看时间、待转弯时刻和转角为特征量,训练基本分类器,获得元数据集;然后,以支持向量机为二级分类器,元数据集为新的特征量,训练Stacking元分类器(meta classifier),分类阶段通过Sigmoid函数概率映射法输出冲突概率;最后进行仿真分析。结果表明:基于集成学习的冲突探测算法对冲突探测具有较高的准确率,使得虚警概率大幅下降,且适用于转弯飞行。     

基于不确定传感器状态的机载系统多层故障诊断方法

准确的机载系统故障诊断是保证飞机安全飞行和实现经济效益最大化的重要途径。然而传感器受到内外部环境条件的影响而不可避免的存在检测状态的不确定性,因此基于单个传感器或局部区域传感器综合检测结果的方法难以完全保证故障诊断的有效性和正确性。针对飞机机载系统的结构和工作原理,充分利用系统中不同层级、不同区域传感器检测特征之间的关联关系,考虑单个传感器本身存在的不确定性,构建了传感器信息前向融合与反向校验相结合的分层诊断决策方法,实现了对系统状态和传感器状态的双重估计与更新,克服了单一传感器故障对系统诊断推理准确度的影响。该方法较传统故障诊断模型,不再依赖某一个或某一类传感器信息的绝对可靠,在实现系统级的准确故障诊断同时,还能判断具体某一传感器本身是否发生虚拟警。在飞机液压系统故障诊断案例中,新方法成功将系统故障诊断的虚警率降低了96%,传感器的不确定度降低了84%。     

基于复杂网络和朴素贝叶斯的飞行态势评估

为了辅助管制员作出合理的冲突调配决策，准确地评估空中飞行态势，提出了一种基于复杂网络和朴素贝叶斯分类器的飞行态势评估方法。首先，依据航空器的位置、航速、航向等重要信息，通过三维速度障碍法构建了冲突网络，在此基础上选取了平均度、平均点强、平均加权聚类系数等6个网络特征指标构建态势评估指标体系。采用分类的思想对飞行态势进行评估，分类器选择朴素贝叶斯分类器，将飞行态势分为优、良、中、差4个等级。仿真试验结果表明：相对于传统飞行状态网络，所构建的冲突网络能够降低33.3%的虚警率；所提出的评估模型能够准确判断空中的飞行态势，能为航空管制工作提供辅助决策。     

基于时间应力分析的机内测试系统综合降虚警技术

 虚警率高是困扰机内测试（BIT）系统得到广泛应用的主要原因。针对该问题,从机电系统所承受时间应力的角度构建了机内测试系统综合降低虚警技术的总体模型。首先采用双支持向量机（SVM）的方法将实时应力信息与机内测试诊断结果相互关联。在此基础上,提出了基于核主元模糊聚类的虚警识别方法将机电系统多源信息进行综合分析,并通过优化决策实现多级降低机内测试系统虚警的目的。最后,针对某型直升机航空地平仪的机内测试系统进行了试验验证与分析。     

Determination of Failure Thresholds in Hybrid Navigation

A systematic approach for the determination of failure thresholds for hybrid navigation systems is described. Cost functions which reflect the importance assigned to the consequences of false and missed alarms are minimized. The false alarm probability is obtained as a function of the threshold magnitude by observing the statistical behavior of the instrument outputs in the normal operating mode. The missed alarm probability is obtained by determining the sensitivity of navigation error performance to instrument error sources. Two cost functions are considered. To illustrate this method, failure detection and identification (FDI) thresholds are determined for the Space Shuttle Approach and Landing Test flight.     

机内测试虚警分析和控制

现代飞行器广泛采用机内测试(Built-intest,BIT)技术,以便对其内部故障进行自动检测、诊断和隔离,但是常规BIT面临诊断能力不足和诊断模糊性等问题,导致BIT虚警率高,难以有效发挥其应有的作用.本文论述了BIT虚警的基本理论、虚警的危害及现状,并从BIT虚警产生的原因分析入手,提出了解决虚警问题的一些方法和措施.     

TCAS 系统故障隔离及容错架构设计方法研究

针对TCAS 系统运行过程典型功能危险场景和架构设计过程，本文采用系统工程过程的正向设计流 程方法，针对潜在的功能失效风险，开展TCAS 系统域的故障检测和容错设计技术研究，形成覆盖系统、软件 和硬件层级的故障检测及隔离架构设计方案，以提高装机运行过程中防撞告警的置信度，减少由于误警和虚警 对飞行安全产生的不利影响。     

末制导雷达虚警概率检验方法

针对只有10^-8～10^-9量级的末制导雷达虚警概率难以检验的问题,研究虚警概率与发现概率、虚警时间的关系,论证了将虚警概率转化为虚警时间的检验方法,利用定时截尾统计检验理论,研究了不同鉴别比、不同试验时间、不同接收故障数时研制方与使用方的风险,提出了新型末制导雷达虚警概率的检验方法,解决了该项指标检验的难题。     

基于改进归纳式监控算法的液体火箭发动机实时故障检测

对归纳式监控算法（IMS）应用于故障检测时虚警率高的问题,提出一种改进IMS.改进后的算法对测试时可能出现的野点进行了处理,降低了待测数据中野点对测试结果的干扰.以某型液体火箭发动机仿真试车数据为例,进行了使用IMS的实时故障检测实验.结果表明,原始IMS在进行故障检测时会出现多次虚警,改进后的IMS在实时准确的同时,虚警率大大降低,由37.5%降低至0,达到液体火箭发动机故障检测程序的要求.      

基于改进Yolov3 算法的舰船目标检测识别系统

针对复杂战场环境下对海目标检测识别的需求,设计了一种基于改进Yolov3 算法的海面舰船目标实 时检测识别系统。使用微调分类网络、增加训练尺度、聚类目标边框维度、二级特征分类等方法对Yolov3 检 测识别网络模型进行了优化,在提高识别精度的同时有效降低了漏检率和虚警率。实验结果表明,优化后的网 络模型在自建的舰船图像数据库中将检测识别平均准确率提高到了79.3%,对真实海上航拍视频中舰船目标识 别的平均准确率达到了81% 以上。     

基于HHT的航空直流串行电弧特征提取方法

由于飞机内部布线空间有限、电弧故障存在发生时间地点随机以及特征不明显等问题，导致检测困难。本文基于航空270 V高压直流（HVDC）系统开展直流串行电弧故障特征提取方法研究，采用希尔伯特黄变换（HHT）提取电弧电流交流分量的时域和频域特征量。选择HHT的固有模态函数IMF5瞬时幅值的峰峰值和标准差作为识别电弧故障的时域特征，与原始信号中提取的时域特征量对比，正常和电弧特征量的区分度更大；选择HHT的固有模态函数IMF1+IMF2、一定频带范围内的瞬时幅值计算得到的谐波功率和作为区分正常和电弧情况的频域特征量。与常用的快速傅里叶变换（FFT）方法相比，HHT三维时频谱能够反映信号的局部特征，HHT方法计算得到的正常和电弧特征量之间的区分度更大，电弧和正常特征量的比值最高可达346。基于HHT的电弧故障特征提取方法能够更好地区分正常和电弧情况，有助于提高电弧故障的检测率，降低虚警率，具有重要的工程应用价值。     

基于厚壁工件X射线实时成像的焊缝缺陷自动检测

基于X射线成像的焊缝缺陷自动检测技术对提高工业射线检测的自动化水平具有重要意义。焊缝缺陷在线连续检测的实时性要求较高,随着工件厚度的增加,其焊缝X射线实时图像的信噪比变得很低,使得已有的处理算法难以满足实时性以及有效处理缺陷误检与漏检之间的矛盾。针对这些问题,在分析了传统方法在厚壁工件X射线图像焊缝缺陷自动检测中存在的问题基础上,对传统方法进行了改进,提出了双阈值背景消除法和平行焊接方向波形分析法,然后利用所提出算法之间的冗余性和互补性,融合多种分割结果以解决缺陷误检与漏检之间的矛盾。试验结果表明,所提出的缺陷自动检测方法能够在满足实时性要求的同时,实现缺陷检出,有效避免误检。     

Adaptive array CFAR detection

Presented here is a large class of adaptive array detection algorithms with constant false alarm rate (CFAR), so that the false alarm rate can be set to any preassigned number without knowledge of the noise covariance matrix. This class map incorporate any usual method of cell averaging and any method for array weight vector synthesis. A sufficient condition for CFAR is derived, which is easy to satisfy in practice. Basic system parameters are discussed. An example of detection performance for a simple cell-averaging detector, in which the array weight vector is synthesized by the method of diagonal loading, is provided using Monte Carlo simulations