基于知识的空中交通管制决策模型研究

空中交通管制员的管制知识包括发现航空器冲突以及解脱冲突的能力。通过建立一个决策树模仿管制员工作时的决策思路,并用Visual Basic程序语言编写。参考管制指挥时的多种规定限制条件,严格按照管制员解脱冲突的工作程序作为研究依据,从而为管制员实际工作提供八种间隔分配策略。     

一种适用于机动转弯飞行的中期冲突探测方法

为了能在复杂的交通环境下提高冲突探测的精确度,保障空中飞行安全,基于解析算法提出了一种适用于机动转弯飞行的冲突探测算法,在此基础上给出改进的中期冲突探测的方法。对该算法进行了算例分析,结果表明：该算法能很好地适用于机动转弯飞行时的冲突概率计算,并且具有实时性和有效性。     

飞行计划预先调配决策支持系统

空中交通管制系统的主要任务是解决飞行冲突,预先调配是解决飞行冲突的重要方法。飞行计划预先调配决策支持系统,完成了报文处理、航线参数计算、自动冲突探测、电子航空图的绘制和标注以及计算机辅助人工预先调配等功能,为管制人员预先调配提供决策支持,已在多个管制中心使用。     

平行航路安全评估新方法(英文)

首先提出了一种平行航路安全评估新方法,即从空中交通管制的安全防护体系入手,将潜在飞行冲突看作空中相撞事故的初因事件,提炼出管制员指挥、短期冲突告警、飞行员目视避让及机载防撞系统告警四层安全防护,进而将平行航路碰撞风险问题分解为潜在飞行冲突计算和各防护层的失效概率分析.然后,推导了管制员干预次数计算模型,采用CREAM方法解决了管制员调配飞行冲突失误概率计算问题,建立了STCA防护失效和TCAS防护失效故障树模型.最后,以京沪平行航路为例进行计算,得出了雷达管制环境下的京沪平行航路碰撞风险.结果表明该航路满足安全要求.     

飞行计划冲突预探测在ATC中的应用

本介绍了在ATC(空中交通管制)系统中，按照飞行安全间隔对飞行计划的所经航线数据自动进行探测，通过计算预测冲突航路点或冲突航线段，以帮助管制员在新建计划或计划修改时及时发现飞行计划之间存在的潜在冲突，在计划准备和预调配阶段将事故隐患消除掉，确保飞行的安全。     

遗传算法在飞行冲突解脱中的应用

随着空中交通流量的增加，我国的空中交通系统面临着越来越严重的航线拥挤，飞行冲突变得日益严重。自由飞行是解决这一问题的有效方法，即允许飞行员选择最合适自己的飞行航线和飞行速度，其优势显而易见，但同时增加了管制员管制监控的难度 ，基于遗传算法的自由飞理论能有效地解决这一问题。本文论述了该方法在飞行冲突解脱中的应用。     

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。     

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。     

基于冲突避免的滑行路径动态分配问题研究

在保证地面飞行安全的前提下,为解决机场容量不足,减少航班延误,本文提出基于冲突避免的滑行道分配问题研究。在改进的Dijkstra算法的基础之上,结合机场场面运行规则、滑行冲突以及优先级限制等因素构建滑行道动态网络模型,给出不同冲突类型下的滑行时间求解方法。仿真实验表明,与未考虑滑行冲突的固定路径相比,动态滑行路径计算方法计算出的滑行路径可避免滑行冲突,一定程度上可缓解机场地面繁忙状态。     

基于混沌时间序列的飞行冲突预测(英文)

为了准确掌握飞行冲突量的变化规律及其准确预测,对飞行冲突的混沌问题进行了研究。首先,基于人-机-环境系统工程理论,建立飞行冲突的故障树,从定性的角度分析了飞行冲突的混沌特性;然后,建立了基于小数据量方法和小波去噪理论的最大Lyapunov指数λmax的改进混合算法,并利用此方法从定量的角度证明了飞行冲突时间序列中混沌现象的存在;最后,利用混沌预测方法对模拟数据进行预测,并通过灰色误差检验方法对预测结果进行评价。检验结果为后验差比值为0.2209<0.35,小误差概率为0.9853>0.95。结果表明该预测方法的有效性。因此,说明应用混沌理论进行飞行冲突分析与预测是可行的。     

空中交通管制员认知可靠性研究

针对空中交通管制员人因失误问题,首先分析了管制员人因失误的类型,然后利用核工业领域中的认知可靠性(HCR)理论对管制工作中的典型人机界面进行了研究。在DRS-98雷达模拟机上采集了短期冲突(STCA)告警环境下管制员反应时间,并利用SPSS软件进行数据分析,得出了不响应概率与规范化响应时间的概率分布拟合曲线。结果表明,在STCA告警界面下不响应概率与规范化响应时间服从3参数的威布尔分布,验证了HCR理论在空中交通管制领域的适用性。     

声矢量传感器阵中基于Kalman滤波和OPASTd的DOA跟踪算法

研究了声矢量传感器阵动目标角度跟踪问题,并提出了声矢量传感器阵中 一种基于Kalman滤波和正交压缩近似投影子空间跟踪(Orthonormal projection approximation and subspace tracking of deflation, OPASTd)的波达方向(Direction of arrival,DOA)跟踪算法。该算法通过OPASTd算法来进行DOA的跟踪,从而克服了PASTd算法由于在某些情况下振荡但不收敛进而压缩数据、在迭代更新中由特征向量的不准确性产生误差累积等原因引起破坏信号子空间正交性的缺陷。Kalman滤波和OPASTd相结合算法可在估计角度的同时进行数据关联,与传统的PASTd算法相比,角度跟踪性能更好。该算法的优越性均可在文中得到验证。     

注入式的遗传算法的分析与研究

该文提出了一种改进的遗传算法———注入式的遗传算法。该算法利用遗传算法全局搜索能力强和知识库具有存储记忆功能的特点,通过引入知识库中的经验值来提高遗传算法的求解速度和精度。该实验用基本遗传算法和注入式遗传算法来求解旅行商问题,通过对比实验结果,证明改进遗传算法的可行性和有效性。     

一种求解背包问题的混合遗传算法

将启发式贪婪算法与简单遗传法相结合构成一种混合遗传算法,用该混合遗传算法求解大规模背包问题,含有５０个物品的背包问题的试算结果表明,用这种方法求解大规模背包问题,其解的质量和求解性能较简单遗传算法和贪婪算法都有很大的改善。     

A Real-Valued 2D DOA Estimation Algorithm of Noncircular Signal via Euler Transformation and Rotational Invariance Property

The problem of two-dimensional(2 D)direction of arrival(DOA)estimation for double parallel uniform linear arrays is investigated in this paper.A real-valued DOA estimation algorithm of noncircular(NC)signal is proposed,which combines the Euler transformation and rotational invariance(RI)property between subarrays.In this work,the effective array aperture is doubled by exploiting the noncircularity of signals.The complex arithmetic is converted to real arithmetic via Euler transformation.The main contribution of this work is not only extending the NC-Euler-ESPRIT algorithm from uniform linear array to double parallel uniform linear arrays,but also constructing a new 2 Drotational invariance property between subarrays,which is more complex than that in NCEuler-ESPRIT algorithm.The proposed 2 DNC-Euler-RI algorithm has much lower computational complexity than2 DNC-ESPRIT algorithm.The proposed algorithm has better angle estimation performance than 2 DESPRIT algorithm and 2 D NC-PM algorithm for double parallel uniform linear arrays,and is very close to that of 2 D NC-ESPRIT algorithm.The elevation angles and azimuth angles can be obtained with automatically pairing.The proposed algorithm can estimate up to 2(M-1)sources,which is two times that of 2 D ESPRIT algorithm.Cramer-Rao bound(CRB)of noncircular signal is derived for the proposed algorithm.Computational complexity comparison is also analyzed.Finally,simulation results are presented to illustrate the effectiveness and usefulness of the proposed algorithm.     

基于小波变换的自适应多用户检测算法

在分析传统自适应多用户检测的基础上 ,提出了一种基于小波变换的自适应多用户检测算法。用小波变换进行前处理 ,然后再通过 LMS算法实现自适应多用户检测。与通常的自适应多用户检测算法相比 ,该算法利用了小波变换对小波空间进行了分解 ,信号经小波变换后自相关性会下降 ,收敛速度提高。同时在此分解过程中 ,根据信号与白噪声在不同尺度上的小波变换模极大值表现完全不同的特性进行信号的消噪。理论分析和仿真结果表明 ,该算法收敛速度较快 ,计算量增加较少 ,易于实时实现 ,而且具有良好性能。同时仿真实验表明 ,收敛速度与小波基选择有关 ,对于同一小波基系列 ,小波基的正则性越好收敛速度越快     

一种改进的隐私保护关联规则挖掘算法

部分隐藏的随机化回答方法是基于关联规则数据挖掘的隐私保护算法,针对该算法在重构频繁项集支持度上的指数级时间复杂度导致算法执行效率下降的不足,采用分治策略和集合运算方法对该算法进行改进,消除重构数据的指数级运算。改进算法降低了算法的时间复杂度并有效提高了执行效率。仿真实验与分析表明了改进算法的有效性。     

基于改进实数遗传算法的函数全局优化

将一种改进的实数遗传算法用于函数全局优化。改进的算法建立在对基本实数遗传算法搜索特性判断的基础上。文中对实数遗传算法的基本操作进行了简单的讨论和选择 ,将一种混沌序列作为刺激因素加入到算法中 ,并将区域划分与取舍的思想应用到算法结构改进中。数值实验显示 ,新方法对寻找复杂问题的全局解、提高搜索精度方面较基本实数遗传算法有较大改进。     

基于自适应容积粒子滤波的车辆状态估计

针对车辆状态估计中由模型的强非线性、噪声的非高斯分布等相关因素导致估计精度下降甚至发散的问题,本文提出了基于自适应容积粒子滤波(Adaptive cubature particle filter,ACPF)的车辆状态估计器。首先基于非稳态动态轮胎模型,构建高维度非线性八自由度车辆模型。其次利用自适应容积卡尔曼滤波(Adaptive cubature Kalman filter,ACKF)算法更新基本粒子滤波(Particle filter,PF)算法的重要性密度函数,以完成自适应容积粒子滤波算法设计。利用车载传感器信息,运用ACPF算法实现对车辆的侧倾角、质心侧偏角等关键状态变量高精度在线观测。搭建Simulink-Carsim联合仿真平台进行了算法的验证,结果表明该算法状态估计精度高于传统无迹粒子滤波(Unscented particle filter,UPF)算法,且算法运算效率高于UPF算法,而传统PF估计值发散。研究结果为实现车辆动力学精准控制提供了理论支持。     

求解大规模矩阵问题的Krylov子空间方法

求解大规模矩阵问题包括线性方程组和特征值问题等是计算数学和科学工程计算中的重大课题，最近几年，其研究工作取得了许多重大进展。文中给出大型线性方程组和特征值问题Krylov子空间方法若干进展的一个概述，其中包括作者对这些问题的研究成果。涉及的专题包括求解大型线性方程组的共轭梯度法、SYMMLQ算法、MINRES算法、GMRES算法、Lanczos双正交化算法、QMR算法以及这些算法的块格式；求解大对称特征值问题的Lanczos算法和块Lqnczos算法；求解大型非对称特征问题的Lanczos算法、Arnodi算法以及这些算法的推广。讨论求解大规模矩阵问题的加速技术和预处理技术。了一些有待进一步研究的问题。