基于ADS-B信息的通航飞行冲突避让算法研究

随着低空空域的开放和通用航空的发展,低空空域流量大幅增加,致使飞机飞行冲突事件呈多发态势。为了解决低空冲突问题,基于广播式自动相关监视(ADS-B)信息的避让算法,首先利用相对运动关系对本机周围的飞行状况进行分析,排除不存在危险冲突的航空器;然后针对危险接近的航空器,提出调整速度和改变航向两种避让策略;最后利用Matlab软件,对两种避让算法进行仿真分析。结果表明:算法正确有效,能够快速辨别飞行冲突,并给出合理的避让策略;调整航向的避让算法,其有效性优于调整速度的避让算法,但在实际飞行中,由于调整速度的避让方法更易操作且节约成本,应优先选择调整速度的避让方案。     

编排问题的一个优化算法

本文给出了编排问题的一个优化算法，该算法以空间为代价换取编排问题所需要的速度，同时分析了算法在实际数据下的性态。     

混合遗传算法在最优Lambert轨道转移设计中的应用

研究了初始位置、目标位置和转移时间均不固定的双冲量Lambert转移问题,旨在实现燃料和转移时间的综合最优.在对Lambert飞行时间定理推导的基础上,提出了一种遗传算法和迭代法相结合的优化算法,并给出了算法的设计步骤;同时,对影响遗传算法寻优性能的两个参数进行了自适应调整,提高了算法的收敛性.最后,通过两个实例验证了所提算法的有效性和准确性.     

基于改进粒子群算法的航空发动机状态变量建模

为了克服现有航空发动机状态变量建模过程中的不足,采用了一种改进粒子群算法建立航空发动机状态变量模型。首先改进了粒子群算法,提出一种每个粒子根据自身适应值动态调整其惯性系数方法来平衡搜索性能;对群体最优位置进行实时的代内更新以提高搜索速度;为避免陷入局部最优,在最优个体附近进行随机搜索。其次利用该算法建立航空发动机状态变量模型,根据航空发动机在稳态点处的线性化模型应与在该同一稳态工作点处的非线性模型响应一致的原则构造适应值函数,仿真结果表明所建立的状态变量模型不论是稳态过程还是动态过程都与非线性模型响应基本一致,建模精度较高,建立过程简便。     

自适应循环发动机性能智能在线寻优算法研究

为解决自适应循环发动机性能在线自主优化问题,提出一种适用于三流道自适应循环发动机的智能自主优化控制方法,通过深度确定性策略梯度算法（DDPG）在线优化压比计划,实现控制规律自主寻优。本文在基准发动机特性图上给出了不同外涵面积下的等推力特性曲线,在此基础上给出了基准的最低油耗控制规律曲线。当发动机性能退化、或存在个体差异等偏离时,基准控制规律不再能使发动机性能最优,DDPG算法利用前期存储的数据对压比指令修正量进行训练学习,自主调整发动机控制规律。整机数值仿真结果表明,调整后亚声速巡航单位耗油率降低7.63%,与最低油耗点比较偏差0.03%。超声速巡航单位耗油率降低5.04%,与最低油耗点比较偏差0.01%。性能寻优算法可以在发动机性能偏离情况下实现发动机控制规律自主调节,达到最低油耗。     

改进粒子群优化算法在亚轨道飞行器固液混合发动机设计中的应用

针对粒子群优化算法在求解多维复杂优化问题时容易陷入局部最优的缺点,提出了动态目标粒子群优化算法,通过分析寻优过程中粒子与个体最优位置和全局最优位置之间存在的位置关系,建立了新的速度更新公式.最后,应用该算法对某型号亚轨道飞行器固液混合发动机进行了优化设计.仿真结果表明,改进算法搜索能力强、收敛速度快,能有效解决此类问题,可为亚轨道飞行器的发动机优化设计提供理论参考.      

惯性组合导航系统的实时多级景象匹配算法

 针对景象匹配辅助惯性组合导航系统需要快速准确获取飞行器位置、航向偏差的要求，提出一种实时多级景象匹配算法。算法分为两级，第一级粗匹配中提出了中心点4邻域的抗变形算法，能抗旋转和小尺度变化的影响，使定位精度达到像素级；第二级精匹配中提出了基于分支特征点，应用最小二乘法原理精确匹配定位出两幅图像间的最优相似变换参数，即飞行器的精确位置和航向偏差的算法。仿真分析表明，提出的实时多级算法能满足景象匹配辅助惯性组合导航系统实时性、精确性和鲁棒性的要求。     

基于改进蚁群算法的飞机低空突防航路规划

采用蚁群算法实现了飞机低空突防的航路规划，为航路规划问题提供了新的解决思路。并对原始蚁群算法进行了改进，提出了保留最优解、自适应选择策略和自适应信息素调整准则，有效地提高了算法的收敛速度和解的性能。最后用计算机进行了仿真，取得了较好的结果。     

基于改进海鸥算法的装配序列规划

为提高复杂产品装配工艺的设计效率，针对装配序列规划问题，提出一种基于改进海鸥算法的求解方法。引入莱维飞行策略对算法的位置更新公式做出了改进，改善了海鸥算法容易陷入局部最优的问题。针对装配序列规划问题，从可行性、稳定性、装配方向和装配工具的连续性四个方面建立适应度函数，作为装配序列优劣的评判标准。以溢流阀的装配为例分析算法的可行性分析，结果表明改进海鸥算法在求解装配序列规划问题上具有一定的优越性。     

一种适用于中期冲突探测的概率型算法

借鉴飞机沿航迹误差服从正态分布这一经典结论,对飞机沿航迹方向运动进行建模,根据同高度两架飞机的相遇几何约束,建立适当的直角坐标系表示两架飞机的位置,构造椭圆形冲突区域,并在此基础上提出了一种针对同高度两条交叉航路的中期冲突探测的概率型算法,然后结合仿真曲线分析了各影响因素与冲突概率之间的关系.结果表明:该算法对于15～20 min预测时间范围的冲突探测可以取得良好地效果;相同条件下,两条航线夹角越大,探测精度越高.同时与以往的随机化算法相比,该算法具有计算方法简单、计算速度快、计算结果精度高等优点.最后将该算法推广至可适用于由多个航路段组成的航路之间的冲突探测,从而使该算法具有更广泛的应用性.     

时空轨迹多维特征融合的行为规律挖掘算法

在预警监视系统中，利用数据挖掘技术可以从海量的目标时空轨迹数据中挖掘出目标的行为规律，实现态势信息的智能感知。目前大部分行为规律挖掘方法仅考虑目标轨迹的空间位置信息，忽略了航向和速度信息，因此难以区分空间位置相似但运动速度和方向不同的行为。除此之外，轨迹聚类算法普遍存在参数设置复杂的问题，而且容易受到轨迹行为分布密度的影响。针对上述问题，首先，通过构造时间滑窗定义了时空Hausdorff距离，可度量时空轨迹多维特征差异；其次，结合k最近邻和密度峰值聚类中决策图的思想，提出了时空轨迹多维特征融合的行为规律挖掘算法；最后，使用仿真飞行器轨迹和实测雷达轨迹数据进行实验分析和验证，结果表明在典型应用场景下本文算法可以准确地挖掘出目标所有行为规律，在智能监视任务中具有较好的应用前景。     

改进的Chan-粒子滤波算法超宽带室内三维定位

针对超宽带室内定位时容易受到非视距误差的影响，导致定位精度大大下降，甚至无法准确定位的问题，提出了一种融合粒子滤波的改进Chan定位新方法。首先，在Chan定位方法中引入模拟退火算法，对到达时间差（TDOA）算法的测量值进行优化，获得初步定位的最优解；然后，采用粒子滤波对测量值进行再次优化，粒子重采样后得到的中心位置即为目标节点的精确位置。仿真和实验结果均表明，该算法能有效提高在非视距环境下超宽带室内定位的精度，较好地消除非视距误差的干扰。     

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。     

飞行冲突下改航模型和算法研究

为解决飞行冲突下的改航问题,将不具备优先权的飞机看成是沿预定航路动态移动的威胁体,其保护区即看作该威胁体的威胁区域,建立改进的威胁概率模型——两机冲突概率模型,以确定其临界圆。在考虑改航偏离预定航路飞行代价的基础上,建立了改进的改航模型。针对三种飞行冲突分别给出了相应的改航最优路径规划分析。基于最短航程设计了相应的启发式算法,并对两种场景进行算例仿真。仿真结果表明,该模型和算法是有效可行的,可以很好地处理这类改航问题,为飞行冲突下的飞机规划出相对安全经济的改航路径,以及时解脱飞行冲突。     

基于多信息加权融合的降维航迹关联算法

针对分布式3个传感器多目标的航迹相关算法如果直接计算时间和花费都比较高这一问题,提出降维航迹关联算法。该算法先利用2个传感器的目标位置估计点构造航迹相关代价矩阵,求出最优解,再利用这个最优解与第3个传感器的目标位置估计点构建航迹相关代价矩阵,进一步得到三维航迹相关配对。针对单信息系统不稳定这一问题,提出了融合多个特征信息的加权算法。该算法利用熵权法赋予各种不同信息的权重进行加权融合,转化为单信息问题。仿真结果说明本文所给出的新算法不仅减小了目标跟踪误差而且其时间花费较少,因此,新算法是可行的。     

一种新的捷联姿态矩阵理算法的应用研究

本文为改进捷联系统计算机解算的实时性，引入一种新的捷联姿态矩阵理算法。针对算法系统应用的要求，完成了系统力学编排，解决了仿真研究方法、仿真轨迹和迭代频率的选择等问题，采用Ｃ语言和Ｉｎｔｅｌ８０２８６计算机进行系统仿真和软件模块测试，对新算法和常用的四阶龙格一库塔法的运算量和系统精度进行了可信比较，结果表明，新算法的计算量减少一半，而精度不变。本文的工作为改进捷联系统算法提供了参考依据。     

一个均衡调整算法

本文对任务分配问题提出一个新算法－均衡调整算法，该算法具有变异性，均稀性以及均衡持久性，并以均衡定理的形式加以论述和证明，从而证明了均衡调整算法的正确性。     

基于模拟退火粒子群算法的波浪发电系统最大功率跟踪控制

波浪发电系统最大功率点跟踪控制中,传统粒子群算法存在早熟收敛和局部搜索能力不足问题,为此提出基于模拟退火算法的粒子群优化方案。该算法每次更新粒子的速度和位置时,通过比较当前温度下各个粒子的适配值与随机数的大小,从所有粒子中确定全局最优解的替代值,从而使粒子群算法在发生早熟收敛时能够跳出局部最优并快速找到全局最优解。仿真结果表明,与传统粒子群优化算法相比,模拟退火粒子群算法可有效避免波浪发电系统陷入局部最大功率点,并快速实现全局最大功率跟踪,提高了波浪能捕获率。     

自由飞行下基于集成学习的概率型冲突探测算法

空中交通流量的持续增加对中、短期飞行冲突探测的精度与处理大量目标的能力的要求更高,提出基于集成学习(ensemble learning)的冲突探测算法。首先,对飞机冲突过程建模,收集飞行样本;其次,提取飞机当前位置、速度矢量、向前看时间、待转弯时刻和转角为特征量,训练基本分类器,获得元数据集;然后,以支持向量机为二级分类器,元数据集为新的特征量,训练Stacking元分类器(meta classifier),分类阶段通过Sigmoid函数概率映射法输出冲突概率;最后进行仿真分析。结果表明:基于集成学习的冲突探测算法对冲突探测具有较高的准确率,使得虚警概率大幅下降,且适用于转弯飞行。     

考虑断点续传的中继卫星调度模型及启发式算法

为提高中继卫星系统的应用效能及数传任务的完成率，在中继卫星调度中考虑了断点续传这一应用模式，即对单个数传任务进行合理拆分，使其在多个时间窗口内完成。首先构建面向断点续传的中继卫星单址天线的调度模型，然后提出一种基于冲突风险评估的冲突度量化方法，并设计考虑断点续传的两阶段调度算法。最后开展大量的仿真实验将该算法与贪婪算法、基于最小冲突度的启发式算法和基于任务优先级的启发式算法这3个不考虑断点续传的算法进行对比。实验结果表明，所提出的算法在任务完成率方面分别提高了7.67%、6.34%和8.67%。