基于遗传EM算法的航班延误状态空间模型(英文)

航班运行过程的高度动态性和随机性,航班延误因素的复杂性和不确定性导致航班延误实时预测成为难题。控制领域的动态数据驱动方法为该问题提供了一种解决方案。然而,要想运用动态数据驱动方法,首先必须建立航班延误状态空间模型来表示系统状态之间、状态与系统输入输出之间的关系。本文对单机延误事件序列进行了分析,创建了一种航班延误状态空间模型,并对其中的输入控制量进行了重点建模。在历史航班运行数据集上,采用遗传EM算法对模型参数进行了极大似然估计,并同时验证了遗传EM算法在优化参数估计和提高计算效率方面的优势。最后,采用Kol-mogorov-Smirnov方法对模型实例进行了假设检验,检验结果表明,所选模型具有较好的拟合优度。     

基于LightGBM的航班延误多分类预测

航班延误是民航业的一大难题,提前对航班的延误情况进行预测,以采取合理的应对措施,对缓解航班延误产生的负面影响有着重要意义。为提升预测性能,提出一种基于轻量级梯度提升机（Light gradient boosting machine,LightGBM）的航班延误多分类预测模型。该模型结合航班信息与天气信息,运用方差过滤与递归特征消除进行特征筛选,并采用合成少数过采样技术（Synthetic minority oversampling technique,SMOTE）与Tomek Link对数据进行不平衡处理,最后使用LightGBM进行建模,实现对航班延误时长的多分类预测。为验证模型的合理性,将所提模型与其他先进算法构建的模型进行对比。实验结果表明,所提模型在各种预测性能指标上结果更优,将预测精度提升至90%以上,同时大幅度降低了训练时间成本。     

基于UKDE和XGBoost的航班过站时间动态预测

为了提高机场运行高峰时航班过站时间预测的精度及可靠性,研究了一种结合无偏核密度估计（Unbiased kernel density estimation, UKDE）和极端梯度提升决策树（Extreme gradient boosting, XGBoost）模型的航班过站时间动态预测方法。首先,考虑模型输入变量航班密度的连续性和不确定性变化,利用UKDE法估计机场航班密度,将其作为动态指标输入模型。其次,引入量子粒子群（Quantum particle swarm optimization, QPSO）法优化XGBoost模型。最后,考虑前序航班延误发生前后输入特征的变化,利用初始预测结果对航班密度进行修正,得到二阶段预测结果。研究结果表明：本文方法在高峰时段的预测平均绝对误差为7.365 min,效果优于随机森林（Random forest, RF）、粒子群（Particle swarm optimization, PSO）-XGBoost和XGBoost,修正后的预测结果平均绝对误差减少了3.373 min;模型输入参数按敏感性程度由高到低依次为航班密度、前序航班提前到港时间和延误...     

基于深度学习的离港航班延误预测模型研究

为了对离港航班延误进行有效预测,在融合航班数据和气象数据的基础之上,提出一种基于深度学习的离港航班延误预测模型。针对航班延误数据集的非平衡特性,提出利用焦点损失函数来减轻非平衡数据集对模型的影响;针对小数据集时模型预测效果不佳问题,提出了一种简单的数据集增强方法,在一定程度上提高了模型的预测精度。以成都双流机场的相关数据对模型进行仿真实验,结果表明模型可以达到85%以上预测精度,具有一定的实际价值。     

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.     

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。     

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。     

协同决策机制下的时隙二次指派

随着中国民航的快速发展,航班不正常变得越来越严重。由空管、航空公司与机场三方构建的协同决策机制成为应对该局面的重要手段。本文研究航空公司在协同决策机制下,当时隙资源发生严重不足时,对时隙进行二次指派的方法。文中建立了一种基于航班波运行方式的航班时隙指派模型,针对模型的特点与实时决策要求采用模拟退火算法求解。最后通过实例证明了采用本文的方法可以大幅度减少旅客总延误时间。     

航空公司短期航班计划编排模型及算法

航班计划编排的实质是对航空公司各种生产要素的优化配置,其优化程度直接影响航空 公司市场竞争能力。目前,航空公司在编排短期航班计划时过多地考虑了市场竞争,而忽略 了航班延误。文中兼顾市场竞争与航班延误控制,将航班延误控制纳入短期航班计划的编排 过程中。通过分析独立延误与波及延误特点,建立基于延误控制的短期航班计划编排模 型,并采用贪婪随机自适应搜索过程(Greedy randomized adaptive search procedure,GRA SP)算法对模型进行求解。最后,通过实例分析验证了所提方法的有效性。     

基于模糊免疫策略的机场航班延误自适应实时预测方法

为了对航班实时延误情况做出准确的预测,在生物免疫检测的基础上,借鉴模糊隶属度的思想,提出了模糊免疫预测方法.给出了自体/非自体、抗体/抗原的定义以及抗体对延误航班集合的隶属度函数.在预测过程中,实时监测外界环境变化,自适应调整λ-截集,选取符合当前置信度的检测器,克服了基于确定性模型的局限性.对国内某大型机场做仿真实验表明,该方法比简单使用生物免疫方法更具适应性,能较准确地预测全天各个时段航班的延误数量.     

民航机综合飞行性能管理的能量状态方法(英文)

用质点能量状态近似法来研究飞机综合飞行性能管理技求.首先介绍了飞行性能优化的原理和算法,然后讨论了综合飞行轨迹/速度控制系统——总能量控制系统(TECS),并分析与设计了最优轨迹制导算法,它将性能优化结果直接与总能量控制系统联系在一起,形成综合飞 行性能管理系统.对某型运输机模型的设计与仿真结果证明了该系统所获得的满意性能。     

试飞科目的最优排序问题研究

以试飞科目间总的过渡耗油、耗时最省为性能指标，在建立过渡耗油、耗时计算数学模型的基础上，应用“旅行推销员”问题的ＥＡＳＴＭＡＮ解法及最近相邻点启发性解法两种方法对试飞科目的最优排序问题进行了研究。分析了两种方法的适用范围及限制条件，ＥＡＳＴＭＡＮ解法适用于起点和终点为同一科目的问题，最近相邻点启发性解法则是一种适用于开环问题的工程解法。仿真结果表明，通过合理安排试飞科目次序，可节省试飞耗油，耗时，     

大机动无人机飞行轨道计算中两个问题的分析

本文讨论无人机作大机动飞行时,轨道计算中必须考虑的两个问题。 一个问题是按照大机动无人机的油箱结构,考虑燃料消耗和前后左右的波动所引起的无人机重心位置的变化。这个变化引起的作用在无人机上的力矩的变化对无人机进入和退出大机动时的飞行参数有明显的影响。另一个问题是da/dt的计算,文中推导了准确计算的公式,按此公式考虑无人机转动受下洗气流的影响,可以准确地计算出阻尼力矩的影响。 在轨道计算中计及这两个问题后,不仅可以计算出无人机在大机动飞行中高度和速度的波动,而且可以计算出滚转角的波动,这和实际飞行情况是比较接近的。     

民机空难相关非定常气动力问题研究

近年来,非定常气动力引起的飞行失控在造成民机空难事故诸因素中名列前茅,已经成为困扰国际民用航空运输发展的一个聚焦点。大气飞行气动力环境本质上是非定常的,而迄今飞机均按定常空气动力学和线性飞行力学原理设计,这就决定了现有民机在真实飞行中必然存在飞行失控之类的安全缺陷。简要介绍近年来国内外飞行失控造成民机发生重大飞行事故的情况,着重阐述采用非定常气动力和非线性飞行力学高新技术减少飞行失控、改进现役民机飞行安全性的研究思路和主要技术途径,旨在推动我国尽快实现减少民机空难事故这一重大目标。     

飞翼无人机机动飞行航迹优化和自生成方法

虚拟机动指令是飞翼无人机机动飞行的基础,是制导回路和控制回路必要的输入。为了生成合理虚拟机动指令,提出了优化基本航路—建立机动数据库—战场信息匹配输出的机动飞行航路生成方法。由于复杂的机动动作可由基本机动动作组合而成,本文以飞翼无人机基本机动飞行动作为优化研究对象,提出了以飞翼无人机控制量变化率为优化参数、航迹片段建立约束条件的无人机机动航路优化方法。其中,机动飞行控制量变化率体现了无人机控制能力的限制;航迹片段约束体现了航迹准确和操作柔和的要求,并对无人机的筋斗、滚桶、盘旋机动进行了优化计算,介绍了机动数据库建立的方法。最后,以机动目标跟踪和有人机追击为设定进行了仿真,结果显示所提方法有效。     

基于FlightGear的飞行数据管理与分析系统

飞行器是一个庞大的复杂系统,其设计与开发需要几轮迭代,而仿真技术在此过程中起着无法替代的作用。开源仿真软件FlightGear主要用于飞行模拟,并不能用于飞行器的系统研发仿真与验证。本文以FlightGear为基础,对其进行了扩展,从而实现了一套集飞行数据管理和分析于一体的软件系统。利用FlightGear接口,开发了以数据采集为主的通信、存储等模块,使扩展系统能够实时、灵活地采集飞行器的参数,并存储于数据库;设计并实现了用于飞行器姿态预测的分析模块,新预测方法提高了姿态参数的预测精度。目前,该扩展系统已用于某飞行器的研发论证中,取得了较好的经济效益。     

无人直升机非线性飞行仿真建模与验证

针对无人直升机飞行仿真,建立了能够满足实时仿真要求的非线性飞行动力学模型。以某型无人直升机为样例,开展飞行控制律设计,完成了悬停机动飞行和小速度飞行的半物理仿真,并与飞行试验数据进行对比验证。分析表明:仿真结果和试验结果吻合,验证了非线性飞行动力学模型的准确性。飞行过程中,直升机姿态能够较好跟踪其设定值,验证了飞行控制参数的合理性。     

高机动型高度差传感器的飞行过载性能分析

本文根据传感器机裁机动飞行试验情况,从离心过载性能分析着手,着重讨论传感器在高机动过载条件下可靠工作的因素.通过工程性分析与计算,论证了传感器的机载飞行性能。并从工程角度出发,为完善传感器的改装措施提供了分析论据。     

某型超低空无人机设计特点与关键技术分析

本文着重论述某型超低空无人机的设计特点和主要的关键技术问题。文中首先分析了超低空飞行的环境条件,诸如飞行动压增加,大气紊流加剧,无线电跟踪和测,控、定位困难,电子没备易受干扰等。接着对原型机的不同修形方案在不同高度H,飞行马氏数M下,进行了大气紊流动态响应分析计算。在此基础上,为了寻求缓和过渡过程,改善飞行品质,提高飞行精度,保证飞行安全,确保战术技术指标和要求的技术方案和措施,进行了气动布局选择,飞行轨道设计与计算,飞控系统设计及其参数选取,结构分析与设计,以及试验与试飞等方面的研究工作。科研试飞和定型试飞证明本文所论问题,方案合理,原理正确,措施得当。     

旋翼结构参数及动力学参数对直升机操纵稳定性的影响研究

分析了直升机旋翼的预锥角，预掠角，桨叶根部的约束刚度和阻尼对直升机操纵性和稳定性的影响。旋翼的动力学模型采用有挥舞铰和摆振铰外伸量，桨叶根部在挥舞和摆振两个方向上都带有不弹性约束的形式；旋翼桨盘处的诱导速度分布采用自前向后直线增大的形式。分析结果表明：旋翼的预锥角和预掠角对直升机全朵的稳定性和操纵性的影响可以略去不计，而桨叶银部挥舞方向上的弹性约束刚度对直升机全机的操纵稳定性有较大影响，摆振方向上