基于交通场景的进离场航班联合调度双层规划模型（英文）

为适应协同决策需要,考虑进离场运行不同交通场景下空管、航司、机场和旅客的诉求差异,对进离场航班联合调度问题进行了系统的研究。根据容流匹配程度,判定进场/离场运行的交通状态为高峰或非高峰,分析不同交通状态下进场/离场运行各方诉求的差异,分别建立了各交通状态下进场/离场航班调度的数学模型;针对进场/离场运行交通状态组合所得的4种进离场联合运行交通场景,分别建立了相应的进离场航班联合调度双层规划模型并设计精英保留的遗传算法求解。结果表明:较先到先服务方法,在进场高峰/离场非高峰和进场高峰/离场高峰场景下,优化调度结果中离场航班均衡满意度得到提升,离场航班流的跑道占用时间减少了38.8%;在进场非高峰/离场非高峰和离场高峰/进场非高峰的场景下,优化调度结果中进场航班均衡延误时间大幅减少,离场航班均衡满意度提升了77.6%,离场航班流的跑道占用时间减少了46.6%。与其他4种策略相比,优化调度方法更好地权衡了公平与效率,调度结果更加合理可行。     

基于SIMMOD仿真的机场拥挤时段推出率控制策略研究

当机场地面产生拥挤或将要产生拥挤时,持续的航班推出滑行势必会造成拥挤程度的恶化,进而延长离场航班在滑行过程中的滑行等待时间。滑行中航空器的发动机是不停歇的,滑行等待时间的增加意味着燃油消耗增多以及排放物的增加。针对这个问题,本文提出通过对离场航班的推出率控制来缓解机场拥挤,减少离场航班的滑行等待时间。本文首先对北京首都机场历史运行数据进行统计分析,探讨了当前离场航班滑行量与未来15分钟进场航班量以及未来15分钟起飞率三者之间的规律,提出推出率控制策略及实现方法;然后,设计了推出率的辅助计算程序;最后,使用SIMMOD仿真工具对北京首都机场进行建模,并对繁忙时段实施推出率控制。仿真结果显示:通过对离场航班实施推出率控制,选取时段中场面推出滑行量被控制在一个相对较低水平。该段时间内408架次航班平均每架次仅等待了3.3分钟,但总的滑行等待时间减少了63.2小时。     

机场进离场流量协同分配策略

为充分利用机场容量、减少航班延误,把进离场视为互相影响的两个过程,研究机场流量与容量匹配问题,给出了一种进离场流量协同分配模型。基于机场容量动态限制,模型以最小化进离场航班总延误损失为目标,协同优化进离场流量分配策略;通过引入航班延误损失系数,作为航空公司协同决策的偏好信息以兼顾其利益。针对模型特点设计了遗传算法予以实现。实例仿真结果表明,模型不仅能使流量与容量协调匹配,而且能够使延误损失降到最小且能兼顾航空公司的利益,验证了所提策略的有效性。     

多机场开放式非实时网络系统的优化管理

为了很好地解决多机场航班队列的排塞问题，在将进场容量，离场容量与机场容量作为统一整体的情况下，充分考虑了机场间的网络效应，详细研究了多机场航班队列的优化问题，建立了多机场开放式非实时流量管理的数学模型，通过选取适当的决策变量，使其为线性0－1整数规划模型，实现了中心流量集中管理，与其它算法不同，本文提出的启发式隐枚举算法能很好地解决此类问题，对某机场网络系统的仿真结果证明了所建模型，优化算法及相应软件的有效性和可靠性。     

基于深度学习的离场航空器滑行时间预测（英文）

随着航班数量的不断增加,机场协同决策系统(Airport collaborative decision-making,A-CDM)的使用也越来越广泛。滑行时间预测的准确性对A-CDM计算离场航空器起飞排序队列和给出准确的撤轮挡时间具有重要的作用。本文提出一种基于时间-空间-环境数据的深度学习模型(Spatio-temporal-environment deep learning model,STEDL)来提高滑行时间预测的准确性。该模型由时间-流量变量(机场实际容量,场面航空器数量,时间段)、空间变量(滑行距离)、外部环境变量(天气,流控信息,跑道运行模式,机型)3部分组成。使用STEDL模型对香港机场离场航空器滑行时间进行预测验证。实验结果显示,STEDL模型预测准确率为95.4%,预测精度明显优于其他机器学习算法。     

基于三维GIS的机场飞行区运行数字化管理系统

基于地理信息系统软件平台,利用空间信息显 示与数据管理技术,研究了由机场净空评价管理,机场道面评价管理和飞行区地下管线管理 3个子系统组成的机场飞行区运行数字化管理系统。净空评价管理系统通过坐标变换、净空 限制面三维场景建模、障碍物评价算法研究等,实现了基于地理信息的障碍物三维可视化管 理与评价及基于飞行程序的飞机进、离场动态仿真。道面评价管理系统进行了机场道面三维 场景及道面属性信息数字化、属性信息数据库分析、道面各项性能指标和功能模块的算法研 究。实现了机场道面信息的三维场景显示与属性信息查询、基于现场调查和测试数据的场道 PCN、PCI计算;场道剩余使用寿命预测;根据评价结果智能提供维修建议及辅助决策等功能 ,并据此提出了基于空间数据的道面综合评价管理理念。地下管线管理系统研究了基于管线 地理信息数据的三维可视化管理模型,实现了地下管线的三维数字化查询与管理。本系统 整合了机场飞行区运行管理的各项功能,使管理工作数字化、智能化,为机场高效运行提 供了有力保障。     

基于容流匹配的进离场航班调度优化模型和算法

综合考虑机场的空中等待航班数量、空域容量、场面容量以及机场起飞需求等约束条件,以可变的优先级为调配手段,以总延误时间最短为目标函数,建立了一个新的基于容流匹配的进离场航班调度优化模型。引入合作型协同进化遗传算法,设计了用一对代表个体形成合作团体的新选择方式,有效解决了传统遗传算法种群多样性低、易早熟等问题。仿真结果表明,该模型能够在满足机场容量限制的同时,有效降低航班的总延误时间。     

考虑尾流影响的侧向双跑道机场的跑道容量研究

侧向跑道由于能够灵活面对强侧风的影响从而提高机场的效率,在我国大型机场的规划设计中逐渐推广。但是目前国内外在侧向跑道容量模型方面的研究较少,因此对侧向跑道的跑道容量模型的研究具有重大的意义。本文针对侧向双跑道系统,考虑了一组侧向跑道上航空器之间的尾流影响,通过计算尾流消散时间给出了侧向跑道航空器的放行条件,同时利用时序图得出在侧向双跑道系统中连续进场航空器间插入离场航空器的条件,从而构建出侧向双跑道系统的跑道容量理论计算模型;最后以成都天府国际机场一期跑道为算例,计算出尾流影响下侧向双跑道系统的小时容量,并给出航班起降架次表,验证了模型的正确性,为侧向跑道机场的跑道容量理论计算提供了参考。     

商用飞机远程驾驶模式的概念架构（英文）

随着民用航空客运量的不断增加和航空物流的快速发展,商用飞机远程驾驶(Remotely piloted operations,RPO)模式的研究受到了广泛的关注。远程驾驶模式通过构建机载自动/自主系统、远程地面机组和空中交通管制的三方协作架构来共同完成飞行驾驶决策。本文首先对商用远程驾驶飞机系统的组织架构及其组成部分进行了描述;然后建立了新型的空地协同决策模式,并根据飞行类型和远程飞行员的身体状况划分了六种不同的情况;最后,我们以机场场面运行过程为例,将机场场面运行过程进行建模并从时间和操作覆盖度的层面对比分析RPO模式和目前双人制机组之间的优缺点,分析得出RPO模式基本上能够覆盖双人制的飞行操作,可以提高飞行驾驶操作精度并在飞行前检查中缩短了48%的操作时间。通过上述内容研究,为我国商用飞机开展远程驾驶研究奠定了一定的技术基础。     

面向旅客个性化服务的机场室内位置地图与服务系统

本文构建面向旅客个性化服务的机场室内位置地图与服务系统,通过室内高精度Wi-Fi定位等多类技术集成,研发了面向互联网和旅客移动应用终端的个性化与智能化的旅客信息推送服务客服端,为航空旅客提供快速、便捷、高效、个性化的航空信息服务,为机场管理与运行、航空公司等提供一体化的服务体系与辅助决策。     

基于INM的机场减噪程序模拟分析

根据《机场周围飞机噪声环境标准》(GB 9660-88),以计权等效连续噪声级LWECPN为评价量,借助FAA的INM(综合噪声模型)软件对深圳机场的航空噪声进行了详细的分析,综合考虑了优选跑道、NADP(离场减噪爬升程序)、离场偏置和CDA(连续下降进近)等因素对机场噪声的强度、分布区域形状和分布区域面积的影响,提出了一套完整的机场噪声综合模拟评估模型,可为今后机场周围噪声优化及评估提供借鉴。     

不可视机坪运行管理向机场管理机构移交过程的控制与优化

国内大型运输机场在不可视机坪日常运行管理过程中,特别是在机坪运行管理由空管塔台向机场管理机构移交阶段面临诸多与风险识别和过程控制有关的难点,建立空管、机场和航空公司协同参与规划、设计和决策的机制,进而形成具有前瞻性和系统性的优化方案,是机坪运行管理改革的必经之路。     

多跑道机场离场航班排序优化方法研究

本文建立了以旅客总延误时间成本最小化为目标函数的多跑道机场离场航班排序优化模型，并考虑航路流控的影响，通过回溯算法求解，融合位置约束交换算法优先处理受流控影响的航班，最后采用南京禄口国际机场为例进行算例验证。与先进先出模式相比，优化后的离场模式降低航班延误时间效果显著，旅客总延误成本减少了44.81%，所提方法可显著提升多跑道协同运行能力，为当前多跑道机场的调度排序提供了思路与方法。     

基于VS-IMM算法的A-SMGCS场面运动目标跟踪

为实现先进场面运动引导控制系统中场面监视雷达对运动目标的跟踪,研究了将变结构交互式多模型(Variable structure interacting multiple model,VS-IMM)算法应用到该系统中。首先,根据飞机的真实运动情况建立了飞机的匀速运动、匀加速运动和匀速转弯运动模型;然后,针对固定结构交互式多模型(Fixed structureinteractive multiple model,FS-IMM)算法在目标跟踪方面的不足,结合机场地图,将VS-IMM算法应用到机场场面运动目标跟踪中;最后,基于扩展卡尔曼滤波将VS-IMM算法与FS-IMM算法进行仿真比较。结果表明:VS-IMM算法的跟踪精度及模型选择均优于FS-IMM算法,VS-IMM算法在场面跟踪方面具有更大的应用价值。     

CIMS中的信息结构

CIMS涉及计算机辅助设计、计算机辅助制造和产品管理三大领域。人们已分别对上述各领域进行了二十多年的研究,目前大家都认识到有必要将所有这些功能集成到一个统一的系统:计算机一体化制造系统,而这项工程中的核心任务是整个系统工作时各个领域内部及领域之间的数据、信息的通信问题。本文介绍了国内外一体化系统的发展情况,提出了CIMS工程中通信问题可能的几种信息结构,并讨论了各种类型的数据库,最后提出航天系统CIMS的初步要求。     

ADS-B机场场面监视技术研究

如何在复杂的机场环境和恶劣的气象条件下管理日益增多的飞机和地面服务车辆,成为机场运行管理中必须考虑的问题。本文给出了采用广播式自动相关监视系统(ADS-B)技术实现机场场面监视的解决方案。     

终端区空中交通管制行为的实证研究：从空中交通流的角度（英文）

在大容量、高密度的交通背景下,空中交通表现出流体状的微观特征。这些特性是由单个飞行器之间的尾随作用形成的。机头时距是指在空中交通流中连续飞行的飞机之间的时间间隔,是空中交通流最重要的特征之一。机头时距的变化揭示了空中交通管制行为。本文通过对终端区雷达航迹进行分析,研究了空中交通管制行为的特点。本文在确定了飞机之间的尾随关系后,对进场交通流的机头时距进行测量。讨论了不同控制策略下的机头时距演化特性和不同相态下的机头时距演化特性,得到了一些有趣的结果。本文的工作将有助于学者和管理者了解空中交通流的本质,开发空中交通管理的智能辅助决策系统。     

基于T系统模型的跑道容量评估新方法

跑道容量评估是空域规划、建设和空中交通流量容量管理的关键,但目前的评估方法不考虑进场流量的特性,不具有实时性和动态性。本文建立了某一类交通系统——T系统模型,给出了基本的定义,证明了其容量存在并有限定理。根据单跑道的T系统特征,利用T系统模型推导了计算单跑道容量的基本公式,并分析了参数之间的相互关系。应用模型计算的某机场在不同情况下的跑道容量基本符合实际状况。     

基于分支定界的离场航空器动态排序

离场航空器优化排序是加速终端空域内航班流动 、提高航班正点率、缓解管制工作负荷的有效手段。采用滚动时域控制(Receding horizoncontrol,RHC)策略构建离场航空器 实时动态排序框架,并基于分支定界法获取时间窗内优化的目标起飞时间。在此基础上,利 用修正的离场滑行时间确定允许开车时间,从而为管制员提供决策支持。以上海浦东机场离 场运行为例进行仿真验证,结果表明文中提出的方法不仅有效地实现了管制决策支持（为管制 员提供目标起飞时间与允许开车时间）,也能够提升跑道离场容量,降低离场延误水平。     

中南地区协同流量管理系统设计研究

本文从我国民航空管的实际情况出发,指出了我国建设协同流量管理系统的必要性,并以中南地区为例在其现有流量管理系统的基础上,初步规划了中南地区协同流量管理系统的总体构架及建设步骤,详细设计了系统的主要功能程序及其数据处理流程,为完善建设中南地区流量管理系统拓展了思路,为我国空管全面引入协同决策理念提供了借鉴和参考.