危险天气下航班等待与改航的实时集成优化

为了提高航班准点率,降低危险天气对航班飞行的影响,同时考虑等待策略和改航策略,进行实时空中交通流量管理的研究。以改航起始点至改航结束点间的总航行时长最短为目标,安全可行性、技术可行性为约束,建立了数学模型,并设计了两阶段求解算法,先基于遗传算法优化等待时长和改航路径,再基于"化曲为直"和"二分法"的思想调整改航路径,得到了最佳等待时长和改航路径。仿真结果表明,该算法得到的实时优化结果优于几何切线法;相比静态改航,更能提高空域利用率;相比单独考虑等待策略,总航行时长降低了17.04%;相比单独考虑改航策略,总航行时长降低了3.98%;验证了危险天气下航班等待时长与改航路径实时集成优化在实时空中交通流量管理中的有效性。     

基于信息熵的危险天气下终端区管制风险评估

终端区结构复杂、飞机事故多，其中危险天气对航空器的安全运行影响极大，因此有必要对危险天气下终端区管制风险进行评估。针对终端区管制系统运行风险性大、易发不安全事件的问题，提出基于风险信息熵的危险天气条件下终端区管制系统风险评估模型。首先，通过分析危险天气条件下管制系统的运行过程，建立管制系统运行中的熵流模型，然后建立危险天气下终端区管制风险评估指标体系，给出评估指标灰色关联度属性的计算方法，利用其反映出的信息熵确定指标权重，最终建立危险天气下终端区管制风险评估模型，并通过算例验证了模型的可用性和有效性。     

基于极大代数的航空器无冲突放行时间推测

针对同一终端区不同机场航空器离场汇聚,给出了问题的具体描述,建立了相应的单航路极大代数模型,并在此基础上设计了航路汇聚交叉模型,解决了同高度航空器离场的冲突问题,最后对模型进行了算例验证。结果表明,极大代数能够较好地解决航空器航迹冲突问题,实现航空器到关键点的无冲突放行。     

连续下降运行中的飞行冲突预测与解脱算法

针对连续下降运行（Continuous descent operation,CDO）中的航空器冲突预测与解脱策略问题,构建了四维航迹（Four-dimensional trajectory,4DT）预测模型,实现飞行冲突的准确预测;以燃油消耗量、冲突时长为优化目标,以航空器在连续下降运行时的飞机速度、下降轨迹角（Descent path angle,DPA）为优化变量,基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ实现飞行冲突解脱。最后以某终端区内多机CDO飞行为例进行冲突预测和解脱,分析了优化目标权重系数对空域内平均耗油量和优化变量影响。结果表明,给出的解脱算法可以实现终端空域内的多机无冲突连续下降运行。与优化前相比,20架飞机的平均耗油节约了11 kg/架,空域内飞机之间的飞行冲突累积时间从984 s减少到0,即消除了飞行冲突。研究结果有助于实现空域内多机无冲突连续下降运行,提高CDO在繁忙机场的实施率和运行效果。     

复杂终端区进场交通流优化排序方法研究

为提高终端区时空资源利用率,增强空中交通 运行效率,研究了复杂终端区进场交通流优化排序问题。通过深入剖析终端区进场定位点、 航路航线、多跑道系统等资源运行特性,综合考虑尾流间隔、移交间隔、多跑道运行间隔等 各类约束限制,以及最小化航班延误时间、最大化跑道运行容量、最小化终端区飞行时间等 优化目标,建立了复杂终端区进场交通流优化排序模型,并采用带精英策略的非支配排序遗 传算法对所建模型进行求解。选取上海多机场组成的复杂终端区进行实例验证,仿真实验表 明提出的优化方法相比先到先服务方法(First come first serve,FCFS),航班总延误时间 减少20.7%,终端区等待时间减少60.7%,终端区进场交通流运行效率得到显著提升。     

基于空中交通运行水平的航季划分方法

为了优化航班时刻资源的配置，提高民航航班正常性，本文针对大范围空中交通运行水平下的航季划分方法进行了研究。利用动态时间规整算法分析空中交通运行效率指标的月度时间序列相似性，建立航季划分多目标优化模型，运用带精英策略的快速非支配排序遗传算法进行划分求解，并采用带熵值的TOPSIS法对帕累托解进行评价，给出了各划分角度下最优航季划分结果，并分析了不同空中交通运行水平下的航季划分结果及权值设定对结果的影响。结果表明，在综合考虑空中交通运行水平评价指标影响的情况下，随着权值的变动，各划分角度下最优航季划分结果稳定。本文所提出方法不仅适用于大范围空域环境的航季划分，同样适用于探索单个机场运行的航季模式，为民航局和机场科学制定航班计划提供依据。     

基于TAAM机场终端区容量评估方法研究

本文先给出了终端区容量的定义及终端区容量评估的难点,然后系统地介绍了TAAM仿真方法,并以某机场终端区系统进行仿真,在考虑终端区系统自身复杂性和影响因素随机性的情况下,对某机场终端区容量的大小进行评估。最后对仿真结果给出的不同情况下的运行架次和延误情况进行统计分析,找出影响终端区容量的不同因素及其影响程度。仿真结果验证了评估方法的可行性。     

融合点进近系统分析

高密度终端区的空域资源日益紧张,为了保证终端区运行效率和安全,提出了结合精密导航技术的融合点进近系统。通过对其描述分析,并与现行运行模式进行比较,表明该系统可以大幅提高机场管制效率,具有较强的实用性。     

基于交通复杂性的扇区资源管理

为了理解未来空域系统下空中交通的组织水平,确保地面决策系统的必要干预能力,本文首先在比较两类常用交通复杂性测度模型的基础上引入了基于连携效应的交通复杂性测度模型.利用该模型针对两类典型交通拥塞态势讨论了扇区范围内改航航段的生成和使用策略,与基于航空器数量的扇区资源管理方法相比,能够更为有效地实现空域的灵活使用,为动态空域管理和多扇区协同流量管理提供了可行的解决途径.     

航姿系统内阻尼的模糊自适应滤波算法

平台式惯性航姿系统的内阻尼算法通过阻尼网络将自身的速度信息加到系统中,达到提高姿态精度的目的.本文将该思想引入到捷联式惯性航姿系统中,在系统加速度较小时,利用加速度计的输出估计系统姿态角,通过卡尔曼滤波的形式补偿姿态误差.由于内阻尼算法只有在系统加速度较小的情况下才能使用,本文设计了模糊自适应控制器,根据三轴加速度计的输出进行自适应判断内阻尼算法是否可用,调整内阻尼卡尔曼滤波器的量测误差方差阵,从而避免了滤波器的发散.仿真和实验表明,内阻尼的模糊自适应算法可明显抑制舒勒周期振荡和傅科周期振荡,避免了系统姿态漂移,有效提高了捷联惯性航姿系统的精度.     

终端区动态容量预测模型

为有效预测终端区动态容量,提出了一种危险天气影响下的动态容量预测模型。该模型根据危险天气预报概率的大小,将受影响空域的范围做区间化处理,认为危险天气预报概率大于70%的空域为完全避让空域,危险天气预报概率在70%以下的空域为可能避让空域。引入航班进离场优化排序和危险天气避让路径规划策略,以平均航班延误最小为目标,采用捕食搜索算法予以求解;并根据终端区实际容量评估的一般流程,运用仿真方法预测一定延误水平下的动态容量区间。以某机场终端区为例,验证了模型的有效性。     

校罗差时磁偏差设定为零的机理分析

在飞机地面通常检查时,磁差给定器磁偏差值往往设定为当地磁差,才能得到正确的航向。校正磁罗差时,只有将磁差给定器设定为000.0,不然罗差计算会大大溢出指标。文章通过磁罗差校正的原理和校正方法的论述,进一步分析了校罗差时将磁偏给定器设定为000.0的工作机理。     

基于协同进化的复杂低空下多飞行器协同航迹规划方法

由于低空空域环境复杂，威胁通用航空器运行安全。复杂低空多飞行器航迹规划方法是保障安全、提高效率的关键技术。在特定空域范围内，依据地形特点、环境威胁以及飞行器自身物理条件等约束和安全效率等性能指标，为飞行器规划出最优航迹。然而，多飞行器的航迹规划问题存在多约束、强耦合、多目标等难点，现有方法缺乏对问题先验知识的挖掘和利用，导致难以兼顾安全与效率。针对多飞行器航迹规划问题，建立了多飞行器航迹优化 多目标模型。为了进一步提升优化效率，基于启发式算子的自适应差分多目标进化算法，引入多种群协同进化，每个飞行器通过不同种群独立进化，建立合作机制提升种群进化质量，避免陷入极值。最后通过二维与三维仿真实验验证了算法的可行性和有效性。     

依据管制工作负荷的扇区优化新方法

空域扇区优化划分问题是空域管理领域的一项重要的研究课题，对于提高空域容量和保障飞行安全均具有重要作用。本文根据空域中航路点的自然分布．利用算法几何的思想建立Voronoi图，统计由各Voronoi多边形包含的管制员工作负荷．然后以工作负荷均衡为优化原则，使用模拟退火算法对空域中的Voronoi多边形进行优化组合．并使优化组合的新解满足空域划分的两条重要的基本原则。这样，Voronoi多边形组合集合的边界就是优化的扇区边界。通过实际空域设计算例的计算结果，验证了本文提出的扇区优化方法的合理性。     

空域拥挤风险管理时间决策模型与方法

针对目前日益严重的空域拥挤现象,缺乏有效的空域拥挤风险管理机制,造成拥挤难以应对等问题,建立了空域拥挤风险预测模型、空域拥挤风险解决模型和风险损失成本模型。采用风险预测模型和解决模型预测可能产生空域拥挤的时段、提出不同时段的实施流量管理策略,基于风险损失成本模型给出了不同时段调整拥挤的运行成本,通过比较运行成本和空域拥挤风险管理决策方法确定出解决空域拥挤的最佳时间点。采用实际运行数据进行验证,结果表明:所建立的空域拥挤预测模型、空域拥挤风险解决模型、风险损失成本模型和空域拥挤风险管理时间决策方法能有效地预测未来空域发生拥挤的时段,迅速找到运行成本最小的调整拥挤的时间点,为空中交通流量动态管理提供了新途径。     

空域安全评估中的碰撞风险模型分析

碰撞风险研究是空域安全评估的关键内容。随着空中交通管理设备和技术的发展,碰撞风险的研究也深入展开。本文总结了国内外学者对碰撞风险模型的研究及应用,介绍了几种常用的碰撞风险模型或方法,包括概率论理论方法、Reich模型、EVENT模型、随机分析模型、交叉航路模型和模糊数学综合评价法,分析了各自优缺点,并对上述模型进行简要对比,为我国空域安全评估提供参考。     

Analysis on Potential Conflict Frequency of Intersected Air Routes in Terminal Airspace Design

In order to obtain accurate conflict risks in terminal airspace design, the concept and calculation model of potential conflict frequency for intersected routes are proposed. Conflict frequency is represented by the product of horizontal conflict frequency and vertical conflict probability. The horizontal conflict frequency is derived from the probability density distribution of conflicts in a period of time. Based on the recorded radar trajectory data, the concept and model of ROUTE distance are proposed, and the probability density function of aircraft height at a specified ROUTE distance is deduced by kernel density estimation. Furthermore, vertical conflict probability and its horizontal distribution are achieved. Examples of three intersected arrival and departure route design schemes are studied. Compared with scheme 1, the conflict frequency values of the other two improved schemes decrease to 53 % and 24%, respectively. The results show that the model can quantify potential conflict frequency of intersec ted routes.     

自动铺丝轨迹理论铺放角度偏差算法

铺放角是复合材料铺层设计的重要参数,在对铺层进行轨迹规划时采取不同的规划算法可能会导致轨迹角度偏离设计角度。本文从轨迹的方向性和可铺放性对固定角度法和测地线法进行了对比分析,在此基础上研究了复合材料自动铺丝轨迹的理论铺放角度偏差,提出了计算理论铺放角度偏差的几何算法,并基于Visual Studio 2010平台,应用CATIA二次开发技术实现了理论铺放角度偏差的计算。最后通过计算复合材料截锥壳45°测地线轨迹的铺放角度偏差验证了角度偏差算法的可行性、可靠性、实用性与高效性。     

一种双管正激磁集成变换器

双管正激磁集成变换器的高频变压器磁芯双向磁化，提高了磁芯利用率。本文研究了导通占空比、开关管导通管压降以及变压器两原边的磁化电感等参数不一致时，导致变压器磁芯偏磁问题。磁芯的磁化状态虽受上述参数的不一致影响而出现单向磁化现象，但不会出现单向磁饱和，双管正激磁集成变换器仍能稳定工作，为能否采用平均电流控制模式或电压控制模式提供了理论依据。文中分析了变压器原边环流产生机理，提出了一种减小环流的方法。使环流减小一半。     

低空开放对空管的影响及对策分析

由于国情的特殊性,作为通用航空主要活动范围的低空空域一直都受到严格的管制,因此通用航空一直以来都是我国民航事业发展的薄弱环节。2010年中国民航局启动的低空空域改革,将给我国通用航空带来巨大机遇。与此同时,通用航空的发展会给我国的空管带来一些新的影响和冲击。文章通过对低空开放实施规划的分析,对通用航空事业发展前景及其给空管带来的影响进行了分析;通过对比美国空管为应对通用航空大发展所采取的相关措施,就我国空管系统如何应对影响提出了相应建议。