基于航线对象的五边进近调配程序模型研究

针对进近管制飞行密集、潜在冲突多、调配难度大的特点,提出一种智能化的调配程序研究方法。将五边调配程序分解为基本的飞行程序,并引入航线对象的概念,结合五边进近飞行特点建立调配程序的参数模型。通过模型计算得到关键位置点及飞行控制参数信息,同时生成飞行路径,综合全部信息即得到完整的调配方案,能够为实际管制工作提供参考和服务。计算机仿真结果证明了理论方法的可行性。     

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。     

多跑道独立进近中的TCAS告警风险仿真与分析

为减少民航飞机在多跑道独立进近中产生不必要的TCAS(机载防撞系统)告警,研究了多跑道独立进近中TCAS告警风险仿真计算方法。首先,建立飞机冲突探测模型,模拟独立进近中的飞机位置并探测冲突风险大小,再根据TCAS告警逻辑与流程判定TCAS告警情况;其次,采用蒙特卡洛方法随机生成按正态分布的飞机位置、速度、定位误差等参数,并通过大量计算得出TCAS告警概率及易触发位置;最后,采用控制变量法,对触发TCAS告警的影响因素进行计算分析。研究结果表明,所用模型与计算方法能够有效计算出TCAS告警风险,同时通过对影响因素的相关分析可以提出相应的改进措施。     

基于机器学习的航空器进近飞行时间预测

为了准确预测航空器的落地时间，提高空管部门间的协作效率，采用机器学习的方法对航空器进近阶段飞行时间进行了预测。从实际运行出发，分析航空器在进近管制空域飞行时间产生差异的原因，提出了影响航空器在进近空域飞行的8类因素和17个重要特征。以航空器在进近飞行时间为标签，基于提出的重要特征，采用岭回归、支持向量机、随机森林和神经网络算法，建立了4种基于机器学习的航空器进近飞行时间预测模型。以南京进近为实例，对4种机器学习模型进行训练、验证和测试，对模型的性能指标、特征重要性和影响因素展开分析。研究结果表明，对于航空器进近飞行时间的预测，基于随机森林的模型表现出了最高的预测性能，模型的泛化能力最好、精确度高，回归效果越显著；进场状态是影响航空器进近飞行时间的最重要因素，而进场点和进场高度特征则对结果的贡献度最大。     

基于Cardinals三次样条曲线的航迹生成算法实现

根据军用飞机飞行参数记录系统提供的飞行数据, 提出了一种利用Cardinals三次样条曲线进行航迹生成的算法。经过对离散点航迹误差修正及样条曲线的讨论, 给出了实时计算任意时间点飞机质心位置的公式, 为开发可在普通PC机上运行的军用战机飞行过程再现软件, 提供了条件。     

进近过程中的排序和冲突解决算法研究

研究了终端区飞机进近过程中排序和冲突解决的调度算法.借鉴美国研制的最后进近间隔工具(FAST)中的排序、冲突预防和解决方法,讨论了这些方法在终端区飞机进近过程中将排序和冲突解决综合实现问题,分别给出了在飞行段和汇聚过程中排序和冲突解决的算法模型.仿真结果表明该模型能有效地解决最后进近过程中的排序和冲突问题,使到达飞机流快速有序地进入机场着陆.     

大迎角自动进近短距着陆综合控制设计及仿真研究

飞机在大迎角下进近可以减小飞机进近着陆的速度,从而减小飞机着陆时的滑跑距离。本文根据国外大迎角短距着陆的研究[1,2]给出了一种大迎角自动短距着陆方案。该方案应用了飞行与推进协调控制的方法设计了自动着陆控制系统和一套控制律,实现了进近飞行时的低速稳定和精确的航迹控制。对于反旋机动,利用全状态反馈,实现了机尾高度的精确控制。仿真结果表明该方案切实可行。     

基于Gauss平均引数的RNAV进近程序航迹引导参数计算

为准确计算基于WGS-84坐标的RNAV进近程序航路点坐标和航迹引导参数,提供精密RNAV导航数据,降低RNAV进近系统误差,提出了实测跑道入口WGS-84坐标,然后沿跑道中线外推各航路点WGS-84坐标的计算方法。采用Gauss平均引数法对各航段的航线角及航段距离进行了反算,以验证外推航路点坐标的计算精度。通过西南地区某机场＂T＂型RNAV进近程序的设计及飞行验证,该方法可推广到其他机场的RNAV进近程序设计。     

机场跑道最大容量模型研究

目前,存在着三种比较知名的跑道最大容量评估随机解析模型,即FAA,LMI及MACAD,其建模逻辑各有不同.通过对管制规则进行分析,综合了这三种模型中的合理建模逻辑,构建了新的单跑道容量评估模型.该模型考虑了飞机进近速度、公共进近段长度、飞机位置不确定性、跑道占用时间、间隔标准、机型组合等参数,最终输出结果为跑道容量包络...     

程序管制条件下进近模式与飞行容量关系研究

分析了在程序管制条件下,不同进近程序模式（直线进近或推测航迹程序、基线转弯程序、直角航线进近）影响飞行间隔的因素,并在此基础上,建立起进近程序模式、机型比例及飞机速度与飞行容量关系的数学模型,从而达到量化机场飞行容量的目的。为终端区的容量管理提供理论依据。最后以一个机场的进近程序为例,计算出其小时最大容量限制。     

基于数字虚拟飞行的民用飞机纵向地面操稳特性评估

针对民用飞机设计方案纵向地面操稳特性的评估需求,面向适航标准的要求,提出了一种基于数字虚拟飞行的评估方法。基于适航条例要求提出了纵向地面操稳特性的量化判定准则,建立了飞机的地面运动模型和驾驶员操纵模型,以实现起降等特定地面运行任务的数字虚拟飞行,最终依据数字虚拟飞行结果和判定准则对飞机设计方案的地面操稳特性做出评估。应用此方法研究了某大型运输类飞机的纵向地面操稳特性。数字虚拟飞行结果表明:前翻倾向的严重情况发生在起降过程的高速滑行段,主轮刹车引起的机身前翻倾向是显著的,起落架纵向定位参数设计以及飞行进近参数选择均会对飞机的纵向地面操稳特性产生影响。     

基于改进Event模型的航路飞行过程垂直碰撞风险研究

随着民航空域运行的日益繁忙,如何从量化分析的角度构建有效合理的数学模型对航路飞行碰撞风险进行量化评估,提高航路规划与管理的科学性是业界面临的重要问题。提出基于改进Event 模型的航路飞行过程垂直碰撞风险评估方法,用符合航空器在空间上速度矢量分布的几何体即两个拼接的椭圆锥体碰撞盒代替原Event 模型中的长方体碰撞盒计...     

考虑杆臂效应与挠曲变形的全自动着舰技术

联合精确进近和着陆系统（JPALS）舰载组件旨在为最终进近阶段的舰载机提供自动着舰能力。针对由于舰船杆臂效应与挠曲变形的存在导致舰载机着舰定位精度下降的问题,开发了一种基于卫星引导的全自动着舰非线性化参数误差模型,结合舰船甲板运动及舰载机纵向飞行控制模型,评估舰船结构挠曲和姿态不确定性对着舰落点精度的影响。结果表明,杆臂效应与挠曲变形对着舰落点精度有显著影响,利用建立的误差模型以及飞行控制模型,能够将着舰落点精度有效控制在着舰标准之内。     

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。     

突风对着陆飞机下滑飞行的安全性影响

突风会引起飞机过载和飞行状态的改变,威胁飞机飞行安全。在飞机六自由度运动学方程的基础上,根据下滑飞行中驾驶员操纵行为的特点建立了飞机驾驶员的数学模型,并考虑突风的影响,建立了“驾驶员-飞机-突风”闭环飞机的数学仿真模型。通过引入飞机飞行安全性的量化评估理论以及表征方法,并根据飞机的飞行状态对飞机的安全性进行量化分析。选取某型飞机着陆下滑过程中进入突风风场的飞行状态进行仿真研究,结果表明风会改变飞机的气动角和空速,导致飞机的过载及飞行轨迹发生变化,尤其在飞机飞行高度较低时,风扰引起的大 但目前的研究主要集中在以阵风减缓设计为目的的 迎角姿态和飞机飞行轨迹变化将威胁飞机的飞行安全。     

Online identification and control of linearized aircraft dynamics

An approach for online identification and control that requires weaker excitation than the existing approaches based on least-squares schemes and closed-loop systems is examined. It uses multiple-objective optimization theory to resolve the conflict between identification and controller performance as they compete for the only available resource, the inputs to the aircraft. The approach is applied to a longitudinal model of a representative linearized high-performance aircraft model. Simulation results compare the final controller with a conventional gain-scheduled pitch command augmentation system. It is demonstrated that by allowing some control input to be given to the identification process, the controller's overall performance is improved     

低速风洞飞行器模型编队飞行绳系并联支撑机构

设计了一种用于飞行器双机编队飞行的风洞试验模型绳系并联支撑机构，模拟在周边有障碍物的有限空间通道中的飞行运动。以直升机为例，根据工况参数设计了双绳牵引并联机构作为飞行器模型的支撑，建立了基于可移动的滑轮铰点与直升机模型编队协同飞行的运动学模型，对系统的静刚度进行了分析，并通过试验验证了旋翼转动对该绳系支撑系统动刚度的影响，给出了在有限空间通道中模拟双机编队飞行与着陆过程中绳与绳之间、绳与模型之间的干涉算法，并对该支撑机构的绳系结构进行了干涉分析。结果表明，所设计的支撑机构能有效解决模拟飞行器模型双机编队在有限空间中飞行运动时的支撑干涉问题，而且系统刚度达到低速风洞试验的稳定性要求，是低速风洞中支撑飞行器模型进行编队飞行试验的有效解决方案。     

微型飞行器过失速降落轨迹跟踪控制设计

采用基于张量积的T-S模糊建模与控制方法,对微型飞行器过失速降落纵向运动的轨迹跟踪控制问题进行了研究。首先,建立了过失速降落中飞行器纵向运动的线性变参数动力学模型;然后,通过张量积模型转化方法,将线性变参数模型转化为张量积胞体模型,基于该模型设计了并行分布补偿控制器,用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性,并推导了区域极点配置条件以获得更好的暂态响应性能;最后,对飞行器的过失速降落过程进行了仿真,验证了所设计的跟踪控制器的有效性。     

风洞试验绳牵引并联支撑技术研究进展

新型飞行器的研制越发强调先进的飞行性能,这对风洞试验模型支撑技术提出了高的要求,为扩展风洞试验的能力,迫切需要研究新型的智能支撑技术。绳牵引并联支撑是基于机器人技术的一种新型机构,具有刚度较大,动态性能良好等优点,为风洞试验提供了一种新的手段。首先,全面论述了绳系支撑在风洞试验中的应用,并给出动态分析;进一步根据绳牵引并联支撑技术的特点,将其分为可实现受迫运动的冗余约束支撑,以及可实现受迫+自由运动的欠约束支撑;其次,重点阐述了冗余约束与欠约束两类支撑系统的若干关键技术问题及其研究进展;最后,指出绳牵引并联支撑技术的发展方向是具有可重构性和智能化。可为绳牵引并联支撑技术在风洞试验中的工程应用提供一定的理论指导与技术支持。     

无人机系统安全目标水平预估方法

考虑无人机系统（UAS）与有人机运行安全特性的不同,通过事件树分析识别出对地撞击是无人机系统运行的首要风险方式。基于等效安全水平的概念,建立确定无人机系统安全目标水平的对地撞击模型,将无人机撞击动能、构型参数以及飞行环境因素综合考虑到模型中,并计算了不同无人机系统在不同运行场景下的安全目标水平以及基于我国地域人口的安全目标水平,结果表明: 在考虑运行环境的情况下,对无人机系统安全目标水平的定量要求可能跨越4～5个数量级。在此基础上,结合风险矩阵的概念,给出基于对地撞击情况的无人机系统运行风险评价矩阵,为无人机系统运行风险评价提供了一种可行思路。