CDM理论在优化进离场飞机队列上的应用研究

应用协同决策系统理论。研究了进场航班优化排序问题。给出了机场进离场容量转换和容量优化的模型。通过机场进离场容量转换来解决拥挤时段的进场与机场容量之间的问题。在协同决策思想的指导下把进离场航空器结合起来并且看作两个相互关联的操作。当进场容量和离场容量相互转换时。协同决策系统能提供最优的解决方案，使机场的进离场达到最大的吞吐量并且将延误减到最小。     

基于空中交通密度的进场航班动态协同排序方法

为适应协同决策（CDM）需要，考虑空管、航空公司和机场的诉求，对进场航班动态协同排序问题进行了系统的研究。设计了一种进场航班动态排序方法，提出了一种时隙交换方法，建立了基于空中交通密度的进场航班协同排序模型，设计了精英保留的遗传算法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法以求解所建模型，寻求进场航班动态协同排序的最优解。仿真结果表明，较基于滚动时域控制（RHC）方法，动态协同方法所得结果与排序开始时间无关，所需排序次数平均减少26.4%，且排序效率更高。较先到先服务（FCFS）方法，动态协同方法在高密度条件下各排序阶段最后一个进场航班的落地时间平均提前199.8 s；中密度条件下各排序阶段航班延误总时间平均减少29.9%，航班延误均衡性平均提高34.4%；低密度条件在航班正常率及航班延误公平性得到保证的前提下，满足时隙交换规则的排序阶段均增加了1种进场航班排序模式。所提方法可对进场航班进行优化排序，显著提高跑道容量，有效提升航班延误均衡性和航班延误公平性，契合协同决策理念，可实现三方协同排序。     

考虑扰流的舰载机终端进场线性模型

回收舰载机需要精确的终端路径和姿态控制,舰载机线性小扰动模型是这一阶段系统分析和控制器设计的必要工具,它需要足够准确地描述在主要操纵输入和进场路径大气紊流作用下舰载机的动态特性。首先使用代数线性化方法建立舰载机终端进场纵向运动的小扰动模型,仿真证明该模型能精确描述无风条件下进场舰载机对控制指令的响应,但通常的建模气流扰动影响的方法不能正确反映舰尾大气紊流对舰载机进场速度的干扰。针对该问题,重点研究了垂向风引起的进场舰载机轨迹方向上的力瞬变,提出了量化舰载机地速扰动的表达式以优化线性模型参数。最后,通过完成舰载机动力学模型在不同风场下的开环仿真以及在舰尾流场中的终端进场闭环仿真,验证了改进的线性模型的有效性,表明它适用于复杂流场下着舰控制系统的性能分析和设计。     

基于随机森林的航空器到达时刻预测

航空器到达时刻（ ETA）预测是进场排序与调度的基础，因此进场飞行时间的快速与准确预测显得尤为重要。通过分析航班信息、天气信息以及空中交通信息，基于随机森林算法构建了航空器到达时刻预测模型。选取上海浦东机场进场航班进行仿真验证，仿真结果表明，预测模型可以实现航空器到达时刻的快速与准确预测。     

高高度进近和大速度进场的危害

高度、速度、航向可谓飞行的三大要素，从开始飞行的第一天起飞行员就一直与上面的三元素接触，因为这三元素直接决定着飞行的安全性与经济性。在日常的飞行中飞行员会按照管制员给定或标准的STAR完成每一次进场和着陆，而飞行员也常常会为了配合管制员的调配完成偏离标准程序的进场与进近。下面我们就谈谈常见的高高度及大速度进场。     

进场着陆飞行品质的地面试验研究

针对电传控制增稳飞机进行了进场着陆的飞行品质地面模拟试验研究，验证了适合于进场着陆的控制律，并得出一些重要的有关进场着陆的驾驶员评定意见。此外，还计算了轨迹角超调值，验证了该参数数可以作为一个重要的飞行品质准则。     

首都机场终端区多进港队列排序优化策略与仿真

在现行可用空域中，通过流量管理策略与进港航班队列优化相结合可提高机场运行容量。以终端区航路航线间隔和扇区容量为约束，通过合理分配机场终端区边界的进港口流量．以总进场排队等待时间最短为目标，提出了协同调配流量和机动分流两种新策略，达到提高机场运行效率的目的。以首都机场为例，利用计算机仿真验证，结果表明：与现状运行相比较采用的优化策略排队进场可使进场延误和等待时间减少，并使离场正常率提高8％左右。     

舰载机人工进场着舰精确轨迹控制技术

进场着舰精确轨迹控制是舰载机设计的难点和关键技术之一。首先，对舰载机人工进场着舰轨迹及精确轨迹控制的应用需求进行了讨论，指出其必要性和直观的有益效果；随后，讨论了舰载机进场着舰精确轨迹控制的演变过程、发展趋势及涉及的等角下滑航迹率控制技术、进场动力补偿技术、直接力控制技术、DP（Delta flight Path）控制技术等关键技术；最后，讨论了舰载机进场着舰精确轨迹控制对减轻驾驶员操纵负担、降低触舰点分散度、减小触舰载荷等方面的收益。研究工作对舰载机的精确轨迹着舰控制系统设计具有一定的工程指导价值。     

舰载飞机动力进场速度试飞方法研究

动力进场速度是舰载飞机在进场任务中使用的带动力下滑速度。通过对国外舰载飞机在进场任务中的操纵需求分析,解析和动力进场速度相关的准则,在此基础上针对与准则相关的飞机特性给出相应的飞行试验方法,初步建立舰载飞机动力进场速度试飞方法,可作为舰载飞机动力进场速度试飞参考,具有一定的工程应用价值。     

模糊控制在进场航班调度优化中的应用

对终端区进场航班排序的实际运行程序进行了深入的分析研究，在国内首次提出将模糊控制理论应用于进场航班排序的想法．设计了排序算法，并利用MATLAB模糊工具箱进行了仿真计算，得到了合理可行的排序结果.     

简述机场灯光的配置

机场灯光系统是夜间和复杂气象进场着陆的目视助航设备,是无线电进场着陆系统的重要辅助设备。它从单纯地为飞机夜间进场着陆提供目视指示和引导信号,发展到与无线电进场着陆系统结合使用,保障飞机在昼夜间低能见度条件下进场着陆。机场灯光系统的特性由4个主要的因素组成,这4个因素可称为4个“C”,即构形、颜色、光强和有效范围。     

飞机在风切变下进场的模拟试验研究

介绍在飞机轨迹稳定性指标模拟试验中所用的有风切变时的数学模型。在地面模拟试验中采用着陆进场的人－机闭环控制方法，开展驾驶员定量评价，给出试验结果。对国军标ＧＪＢ１８５－８６的这一指标要求提出修改建议。讨论了在风切变下着陆进场的特性和驾驶技术。     

舰载飞机着舰下滑轨迹控制和分析

主要研究舰载飞机在进场下滑着舰过程中的飞行动力学问题。着重讨论了舰载飞机在进场下滑过程中的轨迹保持及其纵向控制,同时给出了此时飞机的飞行自动控制系统和进场功率补偿器系统反馈控制参数的计算方法。     

无人机自主进场着陆控制系统功能结构研究

从无人机自主进场着陆的功能需求分析出发。探讨了无人机自主进场着陆控制系统的智能递阶控制结构的组成，并对系统的各关键功能模块进行了较详细的分析，提出了精确4D航迹规划及跟踪控制的一种新方法。     

驾驶员模糊控制模型与仿真分析

根据飞机驾驶员的控制行为，建立了驾驶员的基本模糊控制模型，然后利用李雅普洛夫综合法设计了两种自适应算法，来调整基本模糊控制模型的某些参数，建立了两类自适应模糊控制模型。对风切变大气环境下飞机进场下滑过程进行了仿真计算，结果表明，所建立的模型是合理的，能在一定程度上反映驾驶员的操纵情况。     

基于多目标帝国竞争算法的进场排序与调度

为兼顾空管、机场、航司以及民众的不同诉求,提出了基于多目标帝国竞争算法的进场排序与调度方法,达到平衡交通需求与进场管理的目的。首先,借鉴机器调度领域研究成果,梳理与精简进场排序与调度的评价指标,并结合运行约束构建多目标进场排序与调度模型。接着,引入非支配排序,设计多目标帝国竞争算法,给出衡量帕累托解集优劣的评价指标。最后,采用通用数据集与长沙黄花机场实际运行数据实施案例进行仿真与验证。结果表明：提出的多目标帝国竞争算法,相对于带精英策略的非支配排序遗传算法以及多目标模拟退火算法而言,解集更占支配地位、分布更均匀、收敛性更好,求解的效率也更高;提出的算法能有效实现进场排序与调度,即便以标准间隔的1.8倍实施仿真,总延误时间、总飞行时间和最大飞行时间,相对于实际运行分别降低了41.2%、11.4%和8.6%。     

多航路点协同约束下的飞机性能参数优化

针对多航路点协同约束下飞行轨迹预测中飞机性能参数优化问题,依据飞机进场剖面构建了飞机进场轨迹,并提出了飞机进场航路点协同约束合理性的验证方法。创建了两种多目标适应度函数并进行对比、选择,在简化问题复杂性的同时保证了优化模型运行的稳定性,并基于多目标遗传算法建立了优化求解模型。仿真结果表明,该优化模型能对具有多个航路点协同约束下的节油飞机性能参数进行有效求解,使用非线性适应度函数较线性适应度函数综合稳定性提升了161. 67%,所提出的RTA约束窗口大小设置方法对空管实际运行有指导意义。     

对流天气下基于聚类算法的终端区交通流分析

准确分析对流天气对终端区进场交通流的影响,提出了一种面向对流天气场景的基于轨迹聚类的进场交通流分析方法。利用卷积神经网络与K-means++算法对对流天气进行特征提取和聚类;采用均匀化参数方法对进场飞行轨迹进行重采样;进而采用具有噪声的基于密度的聚类算法对进场轨迹进行聚类,采用K-means算法识别交通流的中心轨迹。对...     

TBO模式下终端区进场交通流优化模型与仿真分析

持续增长的交通需求量和日趋饱和的可用空域资源促使未来空中交通管理向基于航迹运行（TBO）的精细化管理模式转变。在TBO概念的基础上，依据目前繁忙机场终端区常见进场航线结构，提出了对应TBO模式下的截点直飞方式与融合点方式进场交通流优化模型，并以法国戴高乐机场终端区为例，构建了仿真运行环境。基于实际飞行计划与雷达记录轨迹模拟生成了航空器四维航迹，而后运用上述2种模型对进场交通流进行了优化，根据仿真结果对特定交通流参数展开了对比分析。研究结果表明，模型可通过航迹选择、时隙分配、顺序交换及动态间隔等方式有效化解终端区内潜在的航空器冲突并保持交通流安全高效运行，同时在一定程度上揭示了TBO模式下交通流的部分运行特性，为以四维航迹为核心的未来空中交通管理策略提供了理论支持。     

科技成果

飞机着陆导引有新招 惯性/差分GPS精密进场着陆导引系统试飞成功 由西安飞行自动控制研究所和空军某部合作研制的惯性/差分GPS着陆导引系统经过试飞考核,获得满意结果。 该系统不仅精度高,可靠性和适时性好,而且一次投入低,易于普及推广。该系统除原有的导航功能外,还能以极高的精度指示飞机沿着指定的航迹飞行,给飞行员提供图形化的精确、安全的进场着陆导引信息,导引图像直观,操作方便,大大提高了飞机全天侯,尤其是在复杂条件下的飞行能