一种模糊飞行冲突实时检测方法研究

为了解决飞行冲突检测中虚警和漏警问题，提出飞机之间的模糊空间接近度概念以及一种模糊冲突检测方法。该方法通过实时计算飞机对之间垂直接近度与水平接近度，并使用模糊推理规则来判断飞机当前相对接近趋势以及是否存在冲突。仿真实验表明：该冲突检测方法能有效减少飞行冲突的虚警和漏警。     

中国民航跑道侵入事件严重程度等级计算及预防措施

<正>随着全世界民航空中交通量的增长,跑道侵入的不安全事件数量急剧增加,严重威胁着航空安全。根据国际民航组织(ICAO)《防止跑道侵入手册》(Doc9870 AN/463)中的定义,跑道侵入是指在机场发生的任何航空器、车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的情况。该手册还根据事件严重程度将跑道侵入划分为A至E共5个等级,同时该手册还包含了一个跑道侵入严重等级计算器(RISC),它能够为跑道侵入事件严重等级划分提供快速简便及标准统一的方法。本文利用RISC计算器,通过对近10年我国民航发生的跑道侵入事故征候进行定量测算和分析,给出了跑道侵入不安全事件的相关预防措施和建议。一、计算工具RISC简介RISC软件由ICAO提供,受软件著作     

基于NSCT和半张量积在防跑道侵入检测技术的研究

为进一步提高跑道侵入告警系统的自动化水平,降低设施设备安装维护成本等问题,通过摄像设备获取机场场面的视频图像数据,采用稀疏表示对视频图像数据集进行检测处理;通过利用NSCT算法优化,结合半张量积,对样本数据集进行跟踪训练;根据单目摄像机测距建立坐标转换和测距模型,对机场场面航空器与跑道中线的距离进行准确测量,根据地面保护区设置合适的阈值实现跑道侵入告警。实验结果表明,优化后的模型图像重构质量提高了7.07%,平均处理时间降低了21.95%,模拟环境下跑道侵入告警准确率为95.2%。模型重构质量好,处理时间快、实时性好、准确率高,可以为预防跑道侵入事件的发生提供方法支持。     

基于改进冲突搜索的多智能体路径规划算法

多智能体路径规划问题在航空航天领域的多机任务中应用广泛但求解困难。基于改进冲突搜索的算法被设计用来快速求解多智能体路径规划问题。全局路径规划方面，首先设计综合考虑路径代价总和以及最大完工时间的多目标代价函数，其次提出基于唯一最短路径的冲突分类及消解方案，降低多智能体路径规划的计算量。在线冲突消解方面，利用速度障碍法在线检测和消解智能体与动态障碍物间的突发冲突。仿真结果表明，本文算法在全局路径规划方面保留基于冲突搜索算法的最优性并且降低了算法计算量，同时本文算法能够有效实现在线冲突检测与消解。     

临近空间固体动力飞行器发动机与轨迹一体化设计优化

针对临近空间多级固体动力飞行器发动机与轨迹一体化设计优化问题,提出一种基于序列代理优化的高效设计方法。为了准确计算发动机的性能特性,对发动机进行了几何参数化建模,并针对复杂装药的燃面计算,提出了基于移动四面体的燃面计算算法。为了准确评估飞行器的最大航程能力,采用自适应Legendre-Gauss-Radau伪谱法获得给定发动机设计方案下的最大航程。为了提高发动机与轨迹一体化设计优化效率,提出了基于Kriging代理模型的多采样点高效全局代理优化算法,并进行了数值验证。计算结果表明：该优化方法收敛速度快,相比传统参数优化算法可以显著减少耗时目标函数和约束函数的计算次数,并能够有效地实现临近空间多级固体动力飞行器发动机与轨迹一体化设计优化。     

跑道侵入风险评价的改进网络层次分析法研究

跑道侵入事件已成为威胁航空安全运行的重要因素之一。基于系统工程的思想,从机场、空中交通管制、航空公司三个方面分析造成跑道侵入事件发生的主要因素及其关联关系,并建立风险评价指标体系;利用三角模糊数对传统的网络层次分析法进行改进,基于此建立跑道侵入风险评价研究模型;通过实例分析,找出对跑道侵入风险产生影响的主要因素。结果表明:所用方法可行有效,能够反映出风险因素之间的相互关系,降低了主观判断对指标权重的影响程度,有助于制定预防跑道侵入事件发生的有效措施;管制员工作负荷、管制员情景意识丧失、飞行员操作偏差/疏忽为产生跑道侵入的主要风险因素。     

考虑几何限制的航向道模式设计

民机自动飞行系统在截获LOC信标切入跑道中心线时，由于空间几何限制导致较大超调，会对飞行安全产生不利影响。针对这一问题，设计了一种考虑几何限制的航向道模式。为了解决LOC线性区外信号不能用于自动飞行指令计算的问题，利用飞行管理系统的现有功能计算出飞机偏离跑道中心线的水平偏差；使用切入点位置和最大滚转角的几何限制作为机动判断条件，同时以进入线性区作为LOC模式的激活条件，使得飞机在达到几何限制时能提前机动。最后，通过仿真对比了采用三种不同LOC截获方法时飞机的响应，仿真结果表明所提出的方法能够有效解决因几何限制导致的LOC截获超调问题。     

共形相控阵信号处理技术研究

该文主要讨论共形相控阵列的天线方向图合成以及杂波中慢速运动目标的检测问题.文中从建立共形阵列的空间导引矢量入手,首先研究了共形阵列的低旁瓣加权技术,给出了基于能量迭代法和交替投影方法的权值计算方法;接下来讨论了采用空时自适应处理技术抑制杂波、检测目标的问题.建立了共形阵列杂波模型,给出了最优权值以及输出信干噪比的计算方法,最后讨论了共形阵列降维处理算法的实现问题.     

几何代数及其在飞行力学中的应用

介绍了几何代数的基本知识,比较了几何代数与矢量代数、四元数的区别和联系,并推导了它们在表示旋转时的互相转换关系,展示了几何代数在描述空间旋转变换时的便利.最后通过相对姿态运动的分析,展示了几何代数在飞行力学中应用的可行性.     

基于最小包络球的多目标共波束判定方法

为了实施多目标测控并进行调度管理,提出了基于最小包络球的多目标共波束可见判定方法,设计并实现了获得空间目标群最小包络球的随机增量式算法。采用最小包络球来刻画空间目标群的几何尺寸,通过分析最小包络球相对地面测控设备的张角情况来判断其是否共波束可见。仿真实例验证了算法的正确性。结果显示,最小包络球算法能够有效解决星座或编队星群的几何尺寸估计问题;共波束可见判断方法可以解决多个空间目标相对地面测控设备的单波束可见问题。同时在仿真中发现,在资源调度管理时采用最高仰角较小的观测弧段,可以提高测控设备的多目标跟踪效益。     

一种基于STL文件的LBM前处理高效算法

LBM是一种计算流体数值方法,计算过程中需要确定流场格点属于流体点还是固体点,通过前处理获得格点类型信息.其中一种方法是通过STL文件格式描述的物体模型判断格点在物体内外信息来确定格点类型,从而实现STL几何信息到LBM计算模型信息的重构.为了能够快速重构计算模型,本文提出了一种快速生成计算模型算法.该算法根据面三角形找到模型的边界点集,然后由边界点判定出模型内部点和外部点从而完成对模型的重建.算法从面三角形出发,大量减少了计算量,节约了时间,提高了效率.基于本文算法和直接法对不同复杂程度的圆球、NACA0012翼型、CHN-T1飞机标模开展了前处理建模比较,结果表明,随着几何复杂度增加,直接法耗时急剧增加,而本文算法一直保持低耗时(例如CHN-T1模型前处理网格生成,直接法采用120核并行运算耗时11 h,而本文算法采用单核仅耗时20 s),极大地提高了LBM针对复杂几何外形的前处理效率.使用基于本文算法前处理获得的网格开展流场计算,验证了该前处理方法的适用性.     

运用多重属性风险评估量化跑道侵入严重等级

随着航空运输业的迅速发展,交通密度逐渐增大,机场跑滑系统越来越复杂,航空安全问题也随之增多,其中跑道侵入是影响航空安全的重要方面.引起跑道侵入的因素多种多样,本文主要研究人为因素对跑道侵入严重性等级的影响,根据跑道侵入严重等级的划分,利用多重属性风险评估模型对跑道侵入严重性等级进行量化,通过实例计算和对所得数据的分析,表明多重属性风险评估模型可为跑道系统提供通用的跑道侵入风险评估方法,并指出实际工作中存在的问题及预防措施.     

B样条快速求值算法及其在曲线拟合中的应用

B样条方法是数据插值、拟合与平滑的重要方法。通过对de Boor-Cox算法计算路径的分析,给出了一种基于向量扩展的B样条基函数求值运算方法。分析表明,该方法具有并行计算结构和递推计算结构,利于计算机实现。同de Boor-Cox递推运算方法比,它能够同步计算出k次B样条的所有k＋1个非零函数值,运算效率提高了2k＋1倍。在最小二乘法B样条曲线拟合算法中的应用验证了本文算法的有效性。     

非平稳大气紊流对弹性飞行器的影响

提出了采用复模态分析方法研究非平稳大气紊流对弹性飞行器的影响，首先给出了非平稳随机大气紊流模型，然后提出了弹性飞行器对非平稳随机大气紊流激励的复模态分析方法，该方法把复杂的随机动力响应计算问题转化为复代数运算问题，为研究飞行器对随机大气紊流的响应开辟了新的途径，最后以某型－空导弹为例，计算其对非平稳随机大气紊流的响应，从而说明非平稳随机大气紊流对弹性飞行器的影响。     

基于非结构网格空间推进的高超声速飞行器背脊线优化

针对高超声速飞行器背脊线优化进行了研究。结合自由曲面变形(FFD)方法和Hicks-Henne型函数建立背脊线参数化模型,保证了飞行器背部曲面光滑连续。为减少计算耗时,采用非结构网格空间推进方法求解高超声速无黏流场,通过钝锥算例对该方法计算效率和精度进行了参数分析,并对飞行器流场计算进行了验证,对比表明表明:非结构网格空间推进算法计算效率提高4.5倍以上,计算结果与常规时间迭代法符合较好。采用优化拉丁超立方抽样建立响应面模型,分析了各设计变量对目标函数的影响。采用非支配排序NSGA-Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ)算法以阻力系数和升阻比为目标对背脊线优化,约束飞行器体积变化不超过20%。结果表明,飞行器阻力系数和升阻比呈负相关,优化后阻力系数降低7.1%,升阻比提高16.9%。      

基于蚁群算法的高超声速飞行器气动布局优化设计

针对目前飞行器优化设计领域遗传算法计算量大、效率低的情况,提出了基于连续空间蚁群算法的高超声速飞行器气动布局优化设计方法.蚁群算法是近年来发展的一种全新仿生算法,具有全局性和高效性等特点,已经成功地应用于离散空间的优化设计.采用连续空间蚁群算法,对高超声速飞行器进行了多变量、多约束下的气动布局优化设计,并与采用遗传算法和约束可变多面体法的优化结果进行了对比,指出了蚁群算法的优点.本文的研究可为蚁群算法应用于复杂、高维的大规模飞行器设计问题提供参考.     

基于神经网络的类乘波体飞行器FADS算法研究

大气数据是飞行器飞行的重要参数,大气数据系统是必备的机载航电系统。嵌入式大气数据系统（FADS）是新一代大气数据系统,可用于类乘波体飞行器。飞行器外形特殊,大飞行包线内FADS压力场模型复杂,解算算法尚不完备。针对飞行器的特点,利用三维几何建模和计算流体动力学（CFD）计算的方法,分析FADS压力场模型特性,设计并验证了基于神经网络的类乘波体飞行器FADS算法,结果表明,算法对马赫数、攻角和侧滑角大气参数的解算可行有效。     

基于ADS-B的防撞检测算法研究

为了适应越来越繁忙的空域管理,本文提出了一种新的空中交通防撞算法。该算法基于ADS-B扩大飞机的保护区范围,在保护区域和冲突区域的基础上增加了监视区。根据ADS-B接收到的信息,对出现在监视区域的飞机,在水平方向上采用两机的真航向进行判断,再分析两机的最接近的距离,综合确定入侵飞机是否存在与本机相撞的危险。如果存在相撞危险,系统立刻发出警告。采用Monte-Carlo模拟技术计算结果表明,该算法能够在较短的计算周期内快速高效地检测出与本机有相撞危险的入侵飞机。     

飞行器航迹规划中的规划区域建模方法

针对网格法用于规划区域建模的不足,提出了一种新的规划区域建模方法-多航迹区链接图法.该方法在对规划区域进行建模的过程中充分考虑飞行器的特性、飞行环境和使用特点,结合规划区域中障碍物的属性、形状和分布情况构造出航迹点的候选区域,从而得到规划空间的多路径区连接图的建模描述,基于这种建模描述使用优化算法来规划飞行器的较优或"可行"航迹.仿真结果表明,该算法有效的利用了背景知识,计算快,耗时少,搜索效率高,对于有效地解决战场环境下飞行器的航迹规划有工程实用价值.     

共形光学整流罩的加工与检测技术综述

共形光学整流罩在保证系统光学指标的前提下,还能够平滑地与其结构外形融为一体从而提高飞行器的空气动力学性能,但是共形光学整流罩的非常规形状给光学加工和检测技术带来了极大的挑战.因此共形光学整流罩的光学制造是高速飞行器的关键技术之一.本文首先分析了共形光学整流罩的优势,加工和检测技术的难点,介绍了现有的加工和检测方法,最后...