基于微分Petri网的民机航迹演化通用模型构建

为实现对未来大流量、高密度、小间隔条件下的空域实施管理,在战略航迹规划阶段,提出了一种模块化的战略航迹演化通用模型。建立了不同航段之间航空器状态动态切换的一类宏观Petri网演化模型,以及同一航段内航空器速度和高度两种特征参数值连续变化的3类微观Petri网演化模型。根据航空器特征参数值转化的4种不同形式并基于航空器全飞行剖面的混杂运行特性,运用微分Petri网理论,定义了航空器的4种演化模式,通过组合各种演化模式得到了3种航空器基本演化模型。在满足航空器性能约束的前提下,通过设定10个航段及15个高度和速度预设值,得到了全飞行剖面下各特征参数的演化图。结果表明,所设计的演化模型增强了航迹预测模型的通用性,能够反映航空器在水平剖面和垂直剖面内的状态变化。     

基于模拟退火算法的防空作战布局优化

在防空导弹武器系统的作战布局优化中使用模拟退火算法,选取适当的 Ｂｏｌｔｚｍ ａｎｎ 常数, 结合基于随机服务系统理论的作战效能分析数学模型,得到了较为快捷的定量优化武器系统作战布局的方法。     

基于改进Faster-RCNN的机场场面小目标物体检测算法

针对目前应用于机场视频监控中的卷积神经网络方法存在小目标物体识别准确率较低的问题,本文提出了一种基于Faster-RCNN并结合多尺度特征融合与在线难例挖掘的机场场面小目标检测算法。该算法采用ResNet-101作为特征提取网络,并在该网络基础上建立了一个带有上采样的"自顶向下"的特征融合模块,以生成语义信息更加丰富的高分辨率特征图。并在网络训练过程中,采用在线难例挖掘的训练策略使模型更加鲁棒地对小目标样本进行定位。最后,手工构建了一个包含5 982张图片的机场数据集,用于检测模型的训练和测试。结果表明,本文所提出算法显著提升了机场场面小目标物体检测的准确率,且使整体平均检测准确率达到了80.8%,该结果高于其他先进的目标检测模型。     

机场场面运行控制仿真软件开发及关键技术

针对飞行区场面运行控制仿真的需求,在Anylogic仿真平台上设计和开发了基于Petri网的飞行区场面运行控制仿真软件,并用于实现A-SMGCS冲突监控算法。通过分析基于Petri网的场面运行建模与控制仿真需求,确定了软件的功能目标和体系结构。研究了软件实现和开发中的几个关键技术问题,如Petri网模型基本类的设计、面向闭环控制的Petri网模型扩展定义、开环和闭环场面运行Petri网模型的仿真算法设计。某机场飞行区的场面运行控制仿真表明,软件可以完成场面运行的闭环控制仿真,支持实现冲突监控算法。     

基于扇区负荷约束的管制移交间隔多目标优化模型

繁忙扇区的容量随着交通复杂性的改变而动态变化,现有的基于确定容量的管制移交间隔管理策略不再适用,且动态容量下频繁改变移交间隔也不利于空中管制指挥。本文首先通过将交通复杂性转化为管制工作负荷参数,解决移交间隔改变导致的容量动态变化问题,建立基于扇区负荷的容量流量匹配模型。其次设计管制移交间隔策略稳定性表征函数,提出以策略稳定性和延误成本为目标的管制移交策略优化模型和智能算法。最后基于昆明机场进近扇区实际数据进行仿真验证,证明本方法可以获得一组帕累托最优解,能够为流量管理部门发布管制移交策略以供决策支持。     

复杂低空救援飞行模糊综合评价模型

为系统掌握复杂低空救援飞行状况,采用模糊综合评价方法,综合考虑救援效率、救援效益、飞行安全、技术手段、运行环境、流程规范等影响低空救援飞行的主要因素,构建评价指标体系,采用层次分析法确定指标权重,建立复杂低空救援飞行综合评价模型。以某典型低空救援飞行为例进行仿真实验,验证了模型的有效性。     

基于双磁阻传感器的场面移动目标检测算法

针对无线磁阻传感器网络的场面移动目标检测系统,提出了一种基于双磁阻传感器的状态互补融合检测算法。算法综合考虑了目标地磁信号的实际特征,将双传感器获取的地磁信号进行数据融合,以避免由于航空器地磁信号的不连续特征而导致的误检为多个目标。验证结果表明,算法较于改进的自适应阈值算法,大大提高了场面移动目标的检测准确率,且算法简单,运行速度快,可以应用在无线节点的微处理器中检测场面移动目标。     

基于复杂网络的空中交通特征与延误传播分析

空中交通流量管理主要集中在尾随间隔、空中等待等局部战术空中交通流量调配,对空中交通流量整体运行规律、延误传播和整体解决的研究较少。航空运输网络是一个复杂系统,从复杂网络理论角度对航空运输网络进行研究很有必要。首先,分析了空中交通流量网络的度、度分布、权值、权分布、流量、容量、延误等静态特征;然后,提出了空中交通流量网络整体效能评估方法,使用选择性攻击和随机攻击方法分析了空中交通流量网络的抗毁性,基于负荷容量级联失效模型和病毒传播模型与空中交通延误传播的相似性建立了空中交通延误传播模型,最后,使用实际运行数据验证了空中交通流量网络的特征与延误传播模型的有效性,该研究可以为大范围空中流量管理提供决策支持。     

防空武器系统作战布局优化

在评估防御体系的作战效能时,目标突防概率是人们关心的主要的性能指标.本文利用随机服务系统理论的状态分析和统计平衡分析,获得计算目标沿任意航迹突防概率的随机模型.模拟退火算法是基于Monte Carlo迭化求解法的一种启发式随机搜索法,该算法能通过模拟退火过程快速找到全局的最优解.结合计算目标突防概率随机模型与模拟退火算法,建立了定量解决武器系统作战布局优化问题的方法.算例的计算结果表明,这种方法很快找到火力单元理想的布局位置.这种定量的组网和布局方法比以往基于原则的手工布局更科学、更快速.     

用随机模型改进作战效能分析的纯概率模型

无论对战斗机还是对武器系统,沿任意一条航迹试图突破防区目标的生存概率或伤亡概率都是重要的效能指标。利用随机服务系统理论改进了这些效能指标的计算模型,改进后效能指标计算的准确程度显著地提高了。