空中交通网络物理系统影响力节点排序与抗毁性研究

为了确保飞行安全,采用复杂网络方法研究了空中交通网络物理系统(Cyber physical system,CPS)节点的影响和抗毁性.根据空中交通管理规则,分析了航路与管制扇区之间的逻辑耦合关系,构建了空中交通CPS网络模型,并建立了节点影响力指标和抗毁性指标.改进了K?shell(Improved K?shell,I...     

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。     

基于贝叶斯网络的空中交通运输系统韧性评价

为准确刻画空中交通运输系统安全保障能力,引入韧性概念评估其抵御风险与恢复水平。建立层次化的贝叶斯网络模型,分析影响空中交通运输系统正常运行因素,评价系统韧性,并对2010—2019年中国空中交通运输系统韧性及变化趋势进行定量分析。通过调整模型各结点,分析因素对系统整体韧性水平的影响,以新冠疫情下底层结点的变化情况为例对系统整体韧性水平变化进行评估。研究结果表明,空中交通运输系统的总体韧性评价值在54%~60.2%之间,且随着社会经济不断发展呈现波动上升的趋势。在新冠疫情影响下系统服务水平受到较大影响,但系统整体仍能维持一定的韧性。贝叶斯网络模型较好地量化了空中交通运输系统韧性,是提高系统韧性的基础,为空中交通运输业可持续发展及抵御冲击提供有效调控策略和理论方法。     

基于复杂度分析的空域扇区划分

空中交通复杂度是对空域结构的客观衡量,是影响扇区规划的最主要因素之一。为了合理利用空域资源、提高空中交通运行效率,研究了基于复杂度分析的空域扇区划分问题。针对空域的内部结构与运行状态,深入分析扇区面积、航路结构、交叉点复杂性、机型混杂程度以及运行状态混合程度等影响因子的特性,建立了可量化计算的空中交通复杂度评估指标,定义了空中交通复杂度;基于空中交通复杂度来衡量管制员的工作负荷,以均衡管制员工作负荷为原则建立扇区规划模型,并采用生长算法进行求解。最后,选取珠江三角洲地区的空域进行实例分析,验证了本文扇区划分方法的有效性。     

基于遗传算法的航班动态排序模型的研究

讨论了空中交通流量管理中终端区航班的排序规划问题。目的在于在终端区空中交通繁忙的情况下有效地为到达航班安排合理的着陆次序，并在不违反飞机间距要求的情况下给出各飞机经过优化的着陆时间，提高机场跑道的利用率。本文把离场起飞的航班也引入到问题中来，建立了航班排序的动态模型和基于遗传算法的终端区动态排序算法。并对文献[1]中的算例采用本文方法进行验证计算，结果表明本文提出的方法计算效率高，实用可行。     

基于航迹聚类的终端区进场程序管制适用性分析

为了定量评估终端空域的空中交通管制服务水平,提出了描述进场飞行程序管制适用性的新概念。在对实际运行航迹数据特征分析的基础上,建立了基于对应雷达轨迹点逆向比对方法的航迹间相似性测度模型。应用层次聚类法对航迹数据集进行了聚类分析,提出了根据航迹聚类集构造平均航迹的方法。通过比较平均航迹和标准进场程序,建立了描述管制适用性的3个量化指标及其算法,包括:纵向偏离度、侧向偏离度和非常规航迹比例等。实例分析表明:以上指标能准确表示进场飞行程序提供空中交通管制服务的水平,并可以根据聚类结果来改进现有进场飞行程序结构。     

一种改进的无线传感网络DV-Hop定位算法

针对传统DV-Hop定位算法在节点随机分布网络中定位精度不高的问题,提出一种改进算法,该算法首先定义伪距误差因子剔除对平均跳距计算产生较大误差的参考节点,降低网络随机拓扑分布的影响,提高锚节点平均跳距的计算精度;其次,以全网锚节点平均跳距的均值作为锚节点平均跳距校正值并向网络广播;最后,未知节点根据接收到各锚节点的平均跳距校正值运用三边或多边测量法估算坐标。仿真结果表明:同传统DV-Hop算法和部分已有改进算法相比,本文改进算法的定位精度更高。     

基于传递闭包法的航班分类模型及在航班排序中的应用

提出了一种基于传递闭包法的进/离场航班分类方法.首先对模糊集合理论和传递闭包算法作了简要的介绍,然后在考虑4种不同因素的条件下建立了航班分类模型,并给出了各类航班单位时间延误成本的计算公式.最后以终端区航班排序模型为例,对该方法进行了仿真,并与传统航班延误成本分类方法进行了比较.仿真结果表明,该方法有助于减少航班延误损失,优化进/离场航班队列,提高空中交通管理效率.     

被动空中交通流量管理中的动态排序算法

空中交通流量管理包括战略管理和战术管理两个方面,如何对等待降落的航班重新排序,使得在等待队列 航班的地面等待和空中等待成本总和最小是进近区域流量战术管制的主要研究内容之一。本文对目的机场的飞机降落时间问题进行了系统地分析,并利用互换理论对问题进行了推导与建模,得出了被动空中交通一管理中的动态排序算法。该算法与目前国内外一般处法不同,计算时不直接使用机场的容量约束,而是利用与容量相磁的统计航班服务时     

昆明新机场空中交通运行安全性评价

以昆明新机场为背景,对新机场空中交通安全性评估问题从理论和实际应用方面进行了比较系统、深入的研究.本文首先概述了国内外安全评价技术理论与方法的发展状况;进而从理论上探讨了民航空中交通管制安全评估的方法和作用,提出了针对空中交通安全的评价模型;其次,以即将投入运行的昆明新机场为背景,针对新机场空管运行的具体特点,根据已有的理论模型,采用层次分析法与故障树分析法相结合的办法,提出了空中交通安全模型的建立与分析方法;再次,论文根据系统评估出来的结果,系统地分析了各种制约限制因素对新机场空中交通安全运行评估结果的影响;最后,本文说明了把故障树分析法用于民航空管安全性评价的可行性,并对空中交通安全性评价的研究进行了展望.     

基于改进区域生长算法的终端区扇区优化

针对民航业发展中空中交通流量不断增加以及空域划分不合理导致的流量分布、管制员负荷分布不均等问题,基于空中交通管制扇区划分的思想,对终端区扇区优化算法进行了研究。通过对终端区空域实际交通流网络进行数学描述,利用流量栅格矩阵划分空域单元,并以航迹数据作为统计依据建立扇区优化的数学模型,实现利用流量数据代替负荷计算,简化了扇区优化的过程。针对传统生长算法所得扇区不连续空域较多问题,提出环形生长的改进区域生长算法得到最优的扇区划分。最终,以厦门终端区为例,通过改进区域生长算法所得的扇区管制员负荷,经计算均小于总时间的80%,且最小负荷差为304 s,验证了所提出扇区优化方法的合理性。     

基于大规模并行D-W分解算法的空中交通短期流量管理模型研究

针对空中交通短期流量管理问题,给出了整机型的空中交通短期流量管理模型(ST-TFMP)。运用大规模并行的D-W分解算法,结合数据仓储技术,快速解决了航班延误最小问题。同时对算法的计算性能进行了计算估计和实验分析。通过对实际终端区流量进行仿真计算,仿真结果验证了本文提出的并行算法的合理性。     

空管雷达保障系统运行性能的模糊综合评判

根据空中交通管制中心雷达系统运行特点,分析了PSR和SSR的检测性能和质量性能、数据联合性能、延迟性以及有效性等雷达运行性能的关键指标,在建立了合理的因素集、评价集、权重集以及根据构建的隶属度函数确定的单因素评价矩阵的基础上,利用模糊数学层次分析法,首次提出并完成了空管雷达保障系统运行性能的模糊综合评判。最后结合民航空中交通管制具体情况给出算例分析,结果表明,该模糊综合评判方法简单、可行,对国内民航实施雷达管制、改进雷达管制效能有重要的参考价值。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的航班战略冲突解脱研究

设计了一种改进的非支配排序遗传算法（Non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ, NSGA-Ⅱ）解决战略阶段轨迹规划大规模优化问题。在经典的NSGA-Ⅱ的框架下,采用一种自适应交叉算子与自适应变异算子加快算法的收敛速度并提高解的质量,同时给出衡量Pareto解集优劣的评价指标。大规模四维航迹的引入不可避免地增加了问题的复杂性,本文提出了一种有效的战略冲突解脱模型,旨在最小化潜在的冲突数量和冲突解脱成本。采用中国航路网络繁忙时段1 472架航班进行实例验证,并所提算法与经典的NSGA-Ⅱ算法及MOEA/D进行对比。实验结果表明,改进的NSGA-Ⅱ算法具有更好的优化效果,能够有效地解决航空器之间的冲突并产生较小的航空器航迹调整量。     

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。     

基于用户可用带宽测算的匿名路由算法性能评价

匿名路由算法是匿名通信系统设计的核心,选择多少节点以及哪些节点构建匿名通信路径是决定整个系统的性能和安全性的关键因素.为了提高匿名通信系统的性能,建立了以用户可用带宽为量化指标的匿名通信系统性能模型,并针对低负载和高负载匿名系统,分别给出了性能评估的方法.在该模型和方法的基础上,针对低延迟匿名通信系统Tor进行了性能分析和仿真,其结果证明了所提理论模型的正确性,同时揭示了现有的基于节点静态属性的带宽加权算法在系统负载较高时的局限性.     

基于层次分析法的机会网络移动模型评价探索

移动模型是机会网络基础研究之一。移动模型的好坏直接影响到路由算法和网络拓扑结构。在分析影响移动模型质量的主要因素以及相互关系的基础之上,提出了移动模型评价指标体系;以层次分析法理论为基础提出了量化的移动模型评估方法。首先,将模型评价分为目标层,准则层,方案层;其次,求得每一层元素对上一层元素的权重;最后,通过加权和的方法求得方案层对目标层的最终权重,从而得出不同模型的排序。该方法实现了对移动模型的量化评估,不仅为移动模型评价提供新的思路和方法,而且为移动节点建模提供帮助和保证。最后,以经典随机移动模型random Gauss-Markov(GM),random waypoint model(RWP),random walk model(RW),random direction model(RD)为例验证了评价方法的有效性。     

基于改进NSGA-Ⅱ的停机位预分配优化

随着民航运输业的发展,航班密度不断增加,大型机场的近机位资源紧张问题日益突出,降低了航班保障效率。为了探索大型枢纽机场停机位预分配问题综合有效的解决方法,从航空公司、机场和旅客的实际情况出发,建立多目标停机位分配优化模型,并设计了改进的带精英策略的非支配排序遗传算法（Non-dominated sorting genetic algorithms-Ⅱ,NSGA-Ⅱ）对模型进行求解,得到一组Pareto前沿解。。在交叉和变异操作阶段,对种群个体以指数形式自适应地调整交叉率和变异率,以此提高算法的收敛速度和优良解的多样性。实例验证结果表明,该模型和改进算法相较于人工分配和传统NSGA-Ⅱ算法对停机位指派的优化结果更为突出,尤其在靠桥率和被使用的停机位数量方面;同时利用性能评价指标对比两种算法,发现改进型NSGA-Ⅱ算法更适合停机位预分配问题的求解。     

3-D Spidergon:一种延时优化的通用三维片上网络拓扑生成方法

提出一种基于Spidergon的通用三维拓扑结构及其拓扑生成方法.该方法在三维拓扑结构原型基础上,通过该拓扑的延时模型建立拓扑结构和延时时间的关系,并以此确定最小化延时时间条件下的拓扑结构.同时设计了针对该结构的自适应路由算法.该算法以纵向路由为优先方向,通过自适应寻找源节点和目的节点的等效最短路径提高网络吞吐量.仿真结果表明,同等规模的3-D Spidergon 与3-D mesh结构相比,在网络近似饱和的情况下,该拓扑的延时时间比3-D mesh低17％,吞吐量高16.7％.     

基于区间灰数信息的广义关联度模型(英文)

针对传统广义关联度模型在灰数信息背景下的拓展问题展开研究,构建了一类基于区间灰数信息的广义关联度模型。考虑现实背景下众多实际问题的元素值信息难以准确获取,采用区间灰数表征不确定信息,并将灰元信息划分成白部和灰部。在此基础上给出了基于灰数信息的广义关联度模型的求解算法。最后采用商用飞机成本指标选择问题进行实证分析说明模型的有效性。结果表明,该模型能够很好地对指标进行排序,对拓展灰色关联模型有一定的借鉴意义。