基于A-SMGCS的航空器场面运行冲突探测研究

通过对目前机场场面航空器运行过程冲突探测的研究,结合A-SMGCS系统场面MLAT监视技术及TDOA定位技术,重点分析航空器跑道运行冲突和滑行道运行冲突两种类型,并建立数学网络模型。利用A-SMGCS系统监视模块与路由规划模块的结合,构建冲突探测系统框架,结合具体机场冲突探测告警参数,选择网格冲突探测法,并运用全局搜索算法,确定了航空器跑道冲突探测和滑行道冲突探测方案,对提升机场运行安全和运行效率具有重要意义。     

多跑道离场分配仿真模型及算法

多跑道作为大型繁忙机场的关键资源和瓶颈区域,在机场运行管理中必须对其进行科学和高效配置。基于经验滑行时间数据,建立了多跑道离场分配模型,在满足场面运行安全约束的前提下,以离场航班滑行时间最小为目标,寻求最优的跑道分配方案。通过选取典型机场进行地面网络建模,结合实际运行数据及航班计划等信息,利用计算机仿真对模型进行了验证分析。仿真结果表明,所提方法与随机分配方法相比,多跑道机场地面容量提高了2．1％,冲突探测与解脱次数降低了20．6％,最大延误时间减小了5．2％。因此,机场运行安全与效率得到改善,所提方法有效,适用于多跑道离场分配问题。     

航空生物燃料发展风险的多层次灰色评价

针对民航业使用航空生物燃料的特点,构建了航空生物燃料产业发展的风险指标体系,并应用灰色理论建立了灰色多层次航空生物燃料发展风险评价模型。随后通过专家系统对指标体系各指标进行评估,结合层次分析法得到各指标权重,建立了分级标准,提出了航空生物燃料的发展风险等级划分方法。评价结果表明,该航空生物燃料风险评价体系及模型较为合理,可应用于相应风险评估。     

基于无线传感器网络的机场特种车定位算法研究

机场停机坪内特种车辆的定位是机场场面监控的重要部分,基于无线传感器网络实现对机场特种车辆的实时定位。针对RSSI值易受环境影响问题,采用高斯模型对采集的RSSI值进行筛选,通过空间补偿模型将节点映射到同一平面,并提出了修正加权质心定位算法,修正权重系数,提高定位精度。仿真结果表明,该算法能够满足机场特种车定位精度的要求。     

基于云贝叶斯网络的运输飞机超轮速风险评估

起飞超轮速严重威胁飞行安全,为了有效评估运输飞机起飞时在不确定性因素影响下的超轮速风险水平,提出一种基于云模型和贝叶斯网络的评估模型。选取抬轮速度、总重、低压转子转速、抬轮率、抬轮时机、升降舵控制量、风的分量、总温8个指标,建立超轮速风险指标体系;运用基于启发式高斯云变换算法和正向高斯云算法的云模型,实现超轮速风险等级软划分和指标离散化,并确定各指标的先验概率;构建超轮速风险的贝叶斯网络,基于所建网络和节点信息计算节点后验概率,通过网络反向诊断得到超轮速的主要诱因。结合实际运行数据进行仿真验证,结果表明：评估结果符合实际情况,验证了模型的有效性。研究结果可为超轮速事件分析、民航运行安全风险管理提供理论依据。     

基于强化学习方法的航班滑出时间预测研究

航班的滑出时间是描述机场场面运行状态和周转效率的关键指标,其不确定性会降低航班到达目的机场的可预见性,进而带来航空资源的低效利用和燃油耗费问题。研究了一种基于强化学习的航班滑出时间预测模型。从交通状态和时序特性方面分析并提取影响滑出时间的主要特征集;利用马尔科夫决策过程建模滑出时间预测问题,并通过强化学习算法进行模型训练和测试。在真实机场场面运行数据中进行的实验表明,所提出方法不仅能够准确预测单个航班的滑出时间,还能够捕捉机场场面整体的滑行态势的变化情况,为智慧机场的建设提供新思路。     

基于分时段与概率分布的滑行冲突预测研究

航空器在机场场面滑行时,为避免航空器之间发生冲突,需要在滑行前进行冲突预测。根据机场场面 交通的实际情况,在以航空器之间距离为冲突预测标准时,提出分时段预测滑行冲突的计算方法;以冲突概率 为标准时,假定航空器的实际位置服从二维正态分布,计算任意时刻两航空器之前的冲突风险。结果表明:分 时段预测滑行冲突的计算方法能够解决航空器路由规划的优化性和实时性之间的矛盾。     

机场净空障碍物危险度的白化权聚类评价

为将灰色理论引入机场净空障碍物危险度评价,建立四个评价指标,将障碍物危险度等级划分为五个标准,使用灰色白化权聚类法建立机场净空区障碍物危险度评价模型,包括每个指标的白化权函数和权重确定,在此基础上,机场所有的障碍物及机场整体的危险度等级可确定。以某机场为例对其净空障碍物进行整体评价证明,基于灰色白化权聚类法的机场净空区障碍物危险度评价模型可用于解决民用机场净空区内障碍物危险度定量评价问题。     

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.     

基于双层遗传编码的多机场航班调度优化研究

为提高多机场系统终端区运行效率,保障航空器飞行安全,基于多机场系统多种资源限制约束,以降低总延误时间和风险值为优化目标,建立了多机场系统终端区航班调度优化模型。考虑多机场系统资源竞争特性,设计了包含航班排序和跑道分配信息的双层编码遗传算法。同时,为避免不必要的资源闲置,降低航班在某节点拥堵的后续影响,每层编码中将航班细分为跑道、定位点两个关键节点阶段。运用双层编码遗传算法进行算例分析,与传统航班恢复方法进行对比。结果表明：求解算法能促进资源的合理分配,实现总延误时间和风险值的双重优化。     

考虑机场位置与航线流量影响的航空网络防御资源优化策略

传统复杂网络领域对网络防御问题的研究未考虑影响航空网络防御资源配置的主要因素,为此提出 一种考虑机场位置、航线流量等因素的基于航空网络实际的防御策略,来降低网络风险。首先,利用节点脆弱 性减少模型确定不同类型防御资源防御量与节点防御能力的函数关系;然后,对传统的重要度评价矩阵做出改 进,考虑航线流量、机场位置等影响航空网络防御资源配置的因素对节点进行重要度排序,并分析节点与整个 航空网络风险的关系;最后,在总防御资源量一定的情况下,利用模拟退火算法对各个节点配置的防御资源量 进行求解,使得网络总风险最小。通过对随机生成网络与中国航空网络的实验发现,该优化策略在分配防御资 源时,能够区分机场节点位置和流量的差异,相比于传统方法能够有效降低网络总风险。     

时间触发以太网拜占庭容错方法的形式化验证

对于时间触发以太网的拜占庭容错方法,已有的推理性论证表明网络的分布式时钟同步机制有利于容错过程中实现交互一致性。为对该容错方法的正确性进行严格验证,进一步采用模型检查的形式化分析手段,通过符号分析实验室(SAL)形式化工具,构建了网络节点模型,建立了时间触发体系结构下的拜占庭容错场景,设定了容错操作活性、一致性和有效性等属性的形式化定理。模型检查的结果表明:在三冗余独立路径条件下,该方法可以容忍一个拜占庭故障,且在存在指令/监视对(COM/MON pair)的条件下可以容忍2个高完整性配置节点的"不一致遗漏"故障。与推理论证手段相比,SAL模型检查为时间触发交换式网络在航空航天高安全关键等级系统中的容错配置提供了更规范的依据。     

基于滚动时域算法的航班滑行路径优化模型

为了提高机场场面运行效率和机场空侧容量,亟需采取积极的手段对滑行路径进行优化。根据滑行路径规划的问题属性,选取离场航班为研究对象,建立了以滑行时间最短为目标函数的无冲突滑行路径优化模型,并设计了基于滚动时域与混合整数线性规划(MILP)相结合的迭代算法;将滑行路径优化模型植入空域管理与评估系统(ACES)的空侧容量评估系统中,以杭州萧山国际机场场面数据为例,对不同策略下的航班滑行时间、容量评估结果及路径更改次数进行了比较分析,验证了模型的准确性,通过比较MILP与新算法下的计算时间验证了算法的高效性。     

基于蜂群算法的飞机滑行路径优化

研究了飞机场面滑行路径动态规划问题,将三种滑行冲突作为约束条件,建立了场面运行模块化模型。基于蜂群算法给出了问题的优化算法,并进行了计算机仿真实验,结果表明可以大大减少滑行时间。算法既可以用于滑行路径的动态规划,也可以为繁忙机场的安全运行提供决策支持。     

基于Agent模型的机场网络延误预测

准确可靠的机场网络航班延误预测是科学认知空中交通运行态势,动态精准实施国家空域系统容流协同调配策略的重要依据。提出了基于Agent的机场网络延误模型,表征机场网络系统中各元素及子系统间的交互作用下的延误特征涌现。针对机场节点动态容量、预计起飞时间、最小飞行与周转时间等Agent模型中的关键参数,适应性选用了贝叶斯估计、模糊k近邻等数据挖掘方法建立参数模型,并采用2015—2017年全美历史航班和气象数据进行训练学习。为综合评价模型性能及泛化能力,选取全美2018年3个不同延误程度的典型日进行测试。实验结果表明,在全美34个核心机场组成的网络中,各节点在4小时预测区间内延误最大误差不过27.9 min,其中约80%的节点误差小于5 min,验证了所提延误预测模型在时空范围内的准确性和稳健性特征。另外,通过与其他模型对比,展示了本模型优良的延误预测性能。     

基于非线性加权的管制系统灰色综合风险评估

从运行过程出发,将管制系统分解为飞行情报服务报告、机场管制、进近管制、区域管制四个子过程,得到了管制过程中的不安全因素,建立管制系统风险评估指标体系,利用网络分析法（ANP）确定各指标权重。基于非线性加权的灰色综合模型对管制系统进行风险评估,并结合某系统实例进行计算,验证了评估方法的有效性与准确性。     

基于场面监视数据航空器场面滑行路径确定

确定出每架航空器的位置和滑行路径,可以根据不同跑道使用情况得到航空器热点滑行路径,以及通过结合监视雷达解析出的速度信息,将速度畸态区域作为航空器潜在冲突区域.由于雷达监视数据是每秒更新航空器的位置信息,因此在众多的数据中找到同一架航空器连续的滑行路径是难点所在.利用改进支持向量机理论,通过对场面监视雷达数据进行训练和分类预测,结果证明,结合支持向量机可以准确地确定航空器在机场场面滑行的位置以及滑行路径.     

基于复杂网络的航空制造供应链关键节点识别研究

随着不稳定因素的增加以及航空制造供应链的参与主体增多，航空制造供应链的管理所面临的风险也随之增大。因此针对航空制造供应链网络的风险管理，以复杂网络为工具研究供应链网络中的关键节点识别问题，从而帮助航空供应链提升抗风险能力。通过分析我国航空制造供应链网络现状和特点，提出供应链形成机制并划分供应链层级，对航空制造供应链进行构建及指标界定，对度中心性、介数中心性、接近中心性三种经典中心性算法以及传统K-Shell 分解算法进行加权改进；结合熵值-TOPSIS 法提出一种针对加权网络的供应链关键节点识别算法——WKC 算法，通过构造网络来进行算例分析，验证该种算法的有效性。结果表明：本文提出的WKC 算法原理科学、计算复杂度较低，为航空制造等高端装备制造业供应链的风险管理提供了一定的参考。     

基于双层规划的机场场面运行规划研究

当今国内民航业迅速发展,大型机场航空器起降架次稳定增多,场面运行情况也随之更加复杂,这对机场场面运行规划提出了更高的要求。综合考虑停机位指派和滑行道调度两个优化问题,引入双层规划模型,上下层模型分别以停机位与机型的匹配度最高、滑行时间最短为优化目标,采用遗传算法进行求解,并以上海浦东机场为实例进行场面运行规划。结果显示,优化后的方案在近机位利用率与滑行时间上都得到了改进,验证了模型的有效性。     

空中交通相依网络的脆弱性研究

机场、航路和管制扇区构成空中交通相依网络,节点在受到扰动时,网络运输性能下降,引发网络脆弱性。提出一种空中交通相依网络脆弱性的度量方法,首先构建机场网络、航路网络和管制扇区网络3个层网络,基于空中交通管理规则与层网络间的逻辑连接关系,建立空中交通相依网络模型。在随机扰动和蓄意扰动节点两种不同失效模式下,采用最大连通度和结构熵两个指标,并给出了相应算法,分析相依网络的结构脆弱性;创建流量熵和交通流损失比指标,设计了相应算法,研究相依网络的功能脆弱性。研究结果表明,随机扰动对空中交通相依网络影响更大;网络的结构脆弱源与功能脆弱源是机场网络;网络的脆弱性与层网络间的连接方式和层网络的交通量不匹配有关。