基于航迹聚类的终端区进场程序管制适用性分析

为了定量评估终端空域的空中交通管制服务水平,提出了描述进场飞行程序管制适用性的新概念。在对实际运行航迹数据特征分析的基础上,建立了基于对应雷达轨迹点逆向比对方法的航迹间相似性测度模型。应用层次聚类法对航迹数据集进行了聚类分析,提出了根据航迹聚类集构造平均航迹的方法。通过比较平均航迹和标准进场程序,建立了描述管制适用性的3个量化指标及其算法,包括:纵向偏离度、侧向偏离度和非常规航迹比例等。实例分析表明:以上指标能准确表示进场飞行程序提供空中交通管制服务的水平,并可以根据聚类结果来改进现有进场飞行程序结构。     

基于密度聚类与匹配算法的异常飞行行为挖掘

在空中交通愈加拥挤的背景下,航空器的异常飞行行为的有效挖掘可以辅助管制员进行调配决策。现有方法只能辨识飞机空间位置特征异常,存在水平可扩展性的局限。本文考虑位置、速度、高度和航向4个异常特征,采用高度层划分策略、局部异常因子和快速覆盖树对基于密度的有噪声应用中的空间聚类（Density-based spatial clustering of applications with noise, DBSCAN）方法进行改进,提出局部异常因子改进的考虑速度、方向及高度的基于密度聚类方法（Density-based spatial clustering considering speed, direction and high level improved by local outlier factor,LOFDBSC-SDH）密度聚类算法对正常航迹模式进行快速准确提取。然后,基于正常航迹模式设计考虑过点时间和上述异常特征的航迹匹配算法,挖掘异常飞行行为。最后,通过实验仿真验证了本文方法的有效性和应用价值。     

雷达管制下进场前高度穿越对航路容量的影响分析

雷达管制条件下到场航空器需要持续下降高度,造成大量的高度层穿越,对航路容量有很大影响,对此展开分析研究具有实际价值。本文面向从巡航结束到进场点的飞行阶段,分析航空器高度穿越对航路容量的影响。首先概述国内外对航空系统容量的分析和研究现状;然后在雷达管制条件下,分析到场航空器高度变更对航路容量的影响,建立航路容量评估的简化模型;最后通过算例对模型进行仿真验证。分析结果对评估雷达管制下的航路容量具有参考价值。     

基于进场雷达引导的无人机自主着陆控制规律设计与仿真

为了实现无人机在进场雷达引导下按照预定的航迹自主着陆,进场雷达会实时测量无人机的航迹并和预定航迹比较产生偏差引导信号发送给无人机,无人机在引导信号作用下通过控制系统不断的调整舵面,来改变其所受到的气动力和气动力矩,实现对着陆姿态和航迹的自主控制。在仿真中采用基于Matlab/Simulink的无人机六自由度非线性数学模型,设计了高度稳定与姿态控制回路,通过对仿真结果的分析,验证了飞行控制系统设计的合理性,实现了无人机按照预定航迹的自主着陆仿真。     

一种基于离群数据检测和线性回归的压装质量智能预警方法（英文）

针对高精度伺服机构压装质量控制难度大的问题,提出了一种基于离群数据检测和线性回归的智能质量预警方法。采用线性回归分析装配质量与压装过程之间的关系,建立了压装的"位移-力"数学模型,并定义了合格的压装力范围对装配质量进行控制。为了对压装过程中的"位移-力"原始数据集进行预处理,本文设计了一种改进的基于区域密度和P权值的局部离群因子(Local outlier factor based on area density and P weight,LAOPW)检测算法,以剔除导致线性回归数学模型不准确的离群值。该算法引入了基于信息熵的加权距离进行距离度量,并用P权值代替可达距离。实验结果表明,该算法在检测效率上比传统的局部离群因子(Local outlier factor,LOF)算法提高了5.6 ms,而检测准确率比基于区域密度的局部离群因子(Local outlier factor based on area density,LAOF)算法改善了2%左右。将本文提出的LAOPW算法和线性回归模型应用于高精度伺服机构压装质量控制,能够有效进行压装质量智能预警。     

高效四维航迹数据清洗技术（英文）

随着航空业的快速发展和新兴的众包,如Flightradar24和FlightAware等的涌现,大量空中交通数据,特别是四维(4D)航迹数据已公开于众。为了保证结果的准确性和可靠性,包括识别和减少错误在内的数据清洗,是分析4D航迹数据的第一步。为此对4D航迹数据进行如下清洗:应用反向传播神经网络算法将误差修复;用牛顿插值法对每次航行样本进行等间隔采样来获得均匀分布的4D航迹数据;进而提出一种在保持轨迹固有形状前提下的数据压缩方法,以及基于密度的有噪聚类(Density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)对样本点中的离群点进行识别。采用欧洲空域一天的4D航迹数据集进行验证,结果表明所提方法比现有方法更高效、快速。本文的数据预处理研究结果为下一阶段的4D航迹分析奠定了基础。     

一种一二次雷达航迹相关的算法

目标航迹相关是雷达数据处理的重要部分，它是把获取的航迹信息与已知航迹比较并确定正确配对的过程。本通过对一次雷达和二次雷达数据的分析，提出了一次雷达和二次雷达航迹相关的相应算法。     

基于协同进化的复杂低空下多飞行器协同航迹规划方法

由于低空空域环境复杂,威胁通用航空器运行安全。复杂低空多飞行器航迹规划方法是保障安全、提高效率的关键技术。在特定空域范围内,依据地形特点、环境威胁以及飞行器自身物理条件等约束和安全效率等性能指标,为飞行器规划出最优航迹。然而,多飞行器的航迹规划问题存在多约束、强耦合、多目标等难点,现有方法缺乏对问题先验知识的挖掘和利用,导致难以兼顾安全与效率。针对多飞行器航迹规划问题,建立了多飞行器航迹优化 多目标模型。为了进一步提升优化效率,基于启发式算子的自适应差分多目标进化算法,引入多种群协同进化,每个飞行器通过不同种群独立进化,建立合作机制提升种群进化质量,避免陷入极值。最后通过二维与三维仿真实验验证了算法的可行性和有效性。     

关于空管自动化数据处理算法的改进设计

根据空中交通管制自动化系统提出两点关于雷达数据处理的算法改进,重点关注单雷达航迹相关和多雷达数据融合。提出一种改进型的卡尔曼滤波航迹相关算法以及基于BP神经网络的多雷达数据融合算法,两种算法分别通过C#设计在Visual2010平台得以实现。     

基于改进型卡尔曼滤波的空管雷达数据滤波研究

浅析卡尔曼滤波算法,并对其进行改进,引入三维卡尔曼滤波的概念,并对其在空管自动化中的二次雷达数据处理估计与滤波性能进行Mathlab平台的仿真。     

异常值检测方法在民航告警中的应用

随着民用飞机和航线数量的不断攀升,民航业进入了大数据时代,如何有效地检测异常数据并且避免它们对分析结果的不利影响是研究的焦点。本文围绕四分位法和目前民航界惯用的标准差法展开讨论,主要从数据集分布、异常值比例、异常值检测能力、抗扰动性和可视化效果5方面对四分位法和标准差法进行分析。最后通过快速存取记录器(Quick access recorder,QAR)数据分析论证,四分位法在上述5方面都表现出比标准差法更好的性质,四分位法更适合应用在民航告警领域。     

雷达监视下程序管制短期冲突告警算法研究

本文研究了一种基于航空器飞行轨迹线性外推冲突预测的短期冲突告警（STCA）算法,并给出算法的具体实现方案。仿真实验结果证明了算法的有效性,适用于雷达监视下的程序管制间隔标准和管制体制。     

射线跟踪法的改进及其应用

研究复杂组合体目标后向散射场问题，并对射线跟踪法的典型算法进行改进，以提高计算精度和运算速度。推导精确的积分公式，用典型体目标对改进的算法进行验证，进而计算复杂组合体目标的后向散射场。矩形截面直进气道的计算结果不仅比学者Hao Ling的计算结果更为精确，而且计算速度提高了两倍。三面角反射器的计算结果与实验结果基本吻合。最后，计算了某型航母甲板上复杂目标组合体目标的RCS，并与近似法和像素法的计算结果进行了比较分析。     

常规闭口风洞相阵列气动声学试验

传统气动声学研究观点认为,精确的声学测量要求风洞背景噪声和洞壁反射足够低,传声器测量结果有足够高的信噪比,这是大多数风洞无法达到的要求.近些年,基于声纳和雷达技术发展起来的麦克风相阵列技术可以通过增加阵列的传声器数目从而大幅提高声学测量的信噪比,具有噪声源研究和定位能力,并被成功地应用于非声学固壁风洞噪声源测量和噪声物理机制研究.作者基于相阵列波束生成频域算法研制出常规闭口风洞相阵列系统及相关技术,在FD-09风洞尝试进行了相阵列校准试验和某民机噪声测量试验.结果表明:相阵列技术能够准确捕捉到真实的校准声源,并从技术上验证了相阵列系统在常规闭口风洞测量气动噪声是有效的.     

基于四元数方法的GPS航姿解算

应用ＧＰＳ载波相位双差测量来确定载体的航向和姿态需要解决两个主要问题：模糊度的确定和航姿算法。本文提出了ＧＰＳ航姿解算的四元数方法,直接利用ＧＰＳ载波相位双差 算姿态四元数,从而保证了姿态矩阵的正交性能。     

Analysis on Potential Conflict Frequency of Intersected Air Routes in Terminal Airspace Design

In order to obtain accurate conflict risks in terminal airspace design, the concept and calculation model of potential conflict frequency for intersected routes are proposed. Conflict frequency is represented by the product of horizontal conflict frequency and vertical conflict probability. The horizontal conflict frequency is derived from the probability density distribution of conflicts in a period of time. Based on the recorded radar trajectory data, the concept and model of ROUTE distance are proposed, and the probability density function of aircraft height at a specified ROUTE distance is deduced by kernel density estimation. Furthermore, vertical conflict probability and its horizontal distribution are achieved. Examples of three intersected arrival and departure route design schemes are studied. Compared with scheme 1, the conflict frequency values of the other two improved schemes decrease to 53 % and 24%, respectively. The results show that the model can quantify potential conflict frequency of intersec ted routes.     

基于扰流板的通用飞机横航向稳定性的改善措施研究

为了适应强侧风条件下的短距起降,大型通用飞机要求在大侧滑角时依然有较好的横航向稳定性。以某大型通用运输机为对象,开展横航向特性研究工作,发现该飞机的横航向试验数据存在拐折现象,并利用理论分析和风洞试验开展了基于扰流板的通用飞机横航向稳定性的改善措施研究。研究表明:数据出现拐折现象的根本原因是机翼发生了局部分离——带侧滑角后机身引起的强烈上洗大幅度增加了迎风侧中央翼当地迎角,导致该迎角超过模型翼型失速迎角、发生局部分离。在机身侧面加装扰流板的方式干扰了上洗气流的流动,从而抑制了机翼上表面气流的提前分离,消除了横航向特征曲线的拐折现象,改善了飞机的横航向稳定性。     

雷达隐身和机载电子攻击组合增强的飞机作战生存力评估

作战生存力是新型军用飞机发展中要考虑的一个关键要素,雷达隐身和机载电子攻击是两个减缩飞机敏感性的主要技术.本文给出一个攻击任务的战术设定,研究了雷达散射截面和机载雷达干扰机对威胁雷达探测概率的影响,确定了雷达制导地空导弹和防空炮火在目标雷达散射截面减缩或/和干扰机辐射功率干扰下的制导精度,计算了飞机单发击毁概率,最后给出一架攻击机在一个假设敌对威胁环境中的出击架次生存力,说明综合使用雷达隐身和机载电子攻击技术使作战飞机的生存力得到增强,评估方法有效实用.     

基于RHC的航班着落调度多目标优化算法

研究了基于滚动时域控制(RHC)策略的终端区进场航班动态排序问题,目的是在终端区空中交通繁忙的情况下,有效地为到达航班安排合理的着陆次序,在满足安全间隔兼顾管制员负荷的情况下,给出航班经过多目标优化的着陆时间,提高航班进场率,降低飞行延误成本。建立了基于RHC的航班动态排序模型,并利用精英保留策略的遗传算法对一个算例进行验证计算。算例仿真结果表明,进场率得到了提高,延误时间和成本明显减少,验证了方法的有效性。     

一种基于航空器气象资料下传数据的飞行剖面生成方法

由于飞行剖面识别是航空器四维(Four-dimensional,4D)航迹预测研究的热点问题,提出一种基于航空器气象资料下传(Aircraft meteorological data relay,AMDAR)数据的全飞行过程剖面生成方法,包括由高度-航程构成的标称高度剖面和空速-航程构成的标称速度剖面。首次将动态空间规整算法(Dynamic space warping,DSW)应用到飞行高度剖面的相似距离计算中,计算出标称飞行高度剖面;为解决在地速未知情况下标称速度剖面的计算问题,结合大椭圆距离算法与航空器基本性能数据库(Base of aircraft data,BADA),给出一种标称飞行速度剖面的计算方法,该方法保留了AMDAR实测历史数据中所隐含的飞行意图与气象因素。实际算例表明,本文提出的方法能够有效地得到真实反映航空器飞行状态的全飞行剖面。