基于管制复杂性的扇区容量评估分析

本文首先阐述了空中交通运输现状,重申了复杂性研究的重要性。为了正确评估管制能力、预测扇区容量,需要采取与管制复杂性相结合的工作负荷评估方法。本文以乌鲁木齐进近01、02号扇区为例,研究了在扇区复杂性相似的情况下,由于交通流差异造成的管制复杂性差异对管制员工作负荷权值以及扇区容量的影响。     

基于交通复杂性的扇区资源管理

为了理解未来空域系统下空中交通的组织水平,确保地面决策系统的必要干预能力,本文首先在比较两类常用交通复杂性测度模型的基础上引入了基于连携效应的交通复杂性测度模型.利用该模型针对两类典型交通拥塞态势讨论了扇区范围内改航航段的生成和使用策略,与基于航空器数量的扇区资源管理方法相比,能够更为有效地实现空域的灵活使用,为动态空域管理和多扇区协同流量管理提供了可行的解决途径.     

基于改进区域生长算法的终端区扇区优化

针对民航业发展中空中交通流量不断增加以及空域划分不合理导致的流量分布、管制员负荷分布不均等问题,基于空中交通管制扇区划分的思想,对终端区扇区优化算法进行了研究。通过对终端区空域实际交通流网络进行数学描述,利用流量栅格矩阵划分空域单元,并以航迹数据作为统计依据建立扇区优化的数学模型,实现利用流量数据代替负荷计算,简化了扇区优化的过程。针对传统生长算法所得扇区不连续空域较多问题,提出环形生长的改进区域生长算法得到最优的扇区划分。最终,以厦门终端区为例,通过改进区域生长算法所得的扇区管制员负荷,经计算均小于总时间的80%,且最小负荷差为304 s,验证了所提出扇区优化方法的合理性。     

基于调速法的交叉航路空域复杂度研究

目前基于航空器架次的空域容量评估方法很难映射出交通态势、扇区结构及管制员负荷之间复杂关系,采用复杂度评估空域系统运行能力是当前空中交通管理领域的研究热点。本文基于空域复杂度评估方法中的扰动分析思想,根据扇区实际运行中交叉航路、航班流随机到达等实际情况,建立扇区-航班流模型,采用调速法进行飞行冲突探测与解脱,进而定义交叉航路扇区空域复杂度计算方法,设计了瞬时和平均空域复杂度可视化表示方法,对预测和降低空域复杂度提供支持。仿真结果表明,该方法与基于航空器架次的评估模型相比更能反映出扇区交通态势微观特征,向空中交通管理提供了决策支持工具。     

兰州进近管制区运行状态仿真分析

本文通过计算机建模仿真分析方法对管制扇区运行状态进行了研究。首先概述了应用TAAM软件进行空域仿真建模的基本思路,并以兰州进近管制区为研究对象完成了对兰州空域的仿真建模;其次根据空域用户需求,利用仿真数据从冲突、扇区流量和管制负荷三个方面对进近管制扇区的运行状态指标进行了分析;最后找出了当前空域运行存在的较突出的问题,提出了未来扇区规划方面的建议,具有一定的实际工程指导意义。     

基于雷达模拟机的管制员工作负荷评估研究

以高校准管制员和复训管制员所做雷达模拟机练习为研究对象,通过对练习过程中所发管制指令分类、频次和平均时间的分析,提出了基于雷达服务类型的管制员工作负荷评估模型和权值计算方法,通过定义工作负荷灵敏度分析了工作负荷的增长与飞行流量之间的关系,得出了随飞行流量的增长雷达引导负荷将成为管制员工作负荷的主要部分,且工作负荷灵敏度的变化与管制员的管制技能和经验直接相关。最后,构建了基于工作负荷的管制员管制能力评价标准,并给出了不同管制工作负荷水平下的管制建议。     

基于复杂度分析的空域扇区划分

空中交通复杂度是对空域结构的客观衡量,是影响扇区规划的最主要因素之一。为了合理利用空域资源、提高空中交通运行效率,研究了基于复杂度分析的空域扇区划分问题。针对空域的内部结构与运行状态,深入分析扇区面积、航路结构、交叉点复杂性、机型混杂程度以及运行状态混合程度等影响因子的特性,建立了可量化计算的空中交通复杂度评估指标,定义了空中交通复杂度;基于空中交通复杂度来衡量管制员的工作负荷,以均衡管制员工作负荷为原则建立扇区规划模型,并采用生长算法进行求解。最后,选取珠江三角洲地区的空域进行实例分析,验证了本文扇区划分方法的有效性。     

基于空中交通流量的贵阳高空扇区优化研究

空中交通流量是衡量某一扇区管制员工作负荷的重要条件之一。为了能够在既定的航路结构下,合理均分贵阳高空各扇区的空中交通流量,保障空中交通安全,本文以特征时段贵阳高空空域空中交通流量为基础,以平均分配扇区内流量为目标,运用遗传算法找到扇区优化问题的最优解,以满足贵阳高空管制区的日常运行需求。     

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。     

基于机型的机场流量优化方法

研究了空中交通流量管理中机场终端区的流量最优分配问题。综合飞机机型、飞行间隔等因素,提出了一种基于飞机类型等因素的机场流量分配的模型。利用该模型可以实现对终端区某一时段现有容量的优化分配,减少航班延误;同时又能够确定满足此分配方案的飞机类型的起降次序。最后以单跑道机场为例,对模型进行了验证,证明该模型的实用性。     

Sector Capacity Estimation Based on Differentiated Routes and Busy Levels

Sector capacity estimation plays an important role in applied research of airspace management.Previous researches manifest that sector capacity should be influenced by its standard flow,or routes in that sector.However,if air traffic controller(ATCO)workload busy levels(level of proactivity of an ATCO)are ignored,the estimated sector capacity may not be accurate.There is a need to compare the estimated sector capacity with and without busy levels consideration,both with differentiated routes consideration.This paper proposes a method for sector capacity estimation based on ATCO workload considering differentiated routes and busy levels.Firstly,the main routes in the sector are identified,and for each route,the ATCO workload per flight is determined.Secondly,the workload for each route at three busy levels is determined.Regression analysis is then applied to determine the relationship between workload and the number of flights(with and without considering busy levels)in 15 min and 1h time slices.Sector capacity is then determined on the basis of a specified workload threshold,for the two cases with and without considering busy levels.Comparing the two scenarios and following validation by ATCO survey,it is found that capacity estimation considering busy levels is a more realistic and accurate approach.The validated capacity values for the Zhengzhou approach(ZHCC AP)airspace sector accounting for the busy levels were determined accurately as 10 and 33 flights for the 15 min and 1h slices,respectively.The corresponding results without considering busy levels were 12 and 41 flights for the 15 min and 1h time slices,respectively.     

管制员工作负荷评估的回归分析法

空中交通管制员是保证空中交通安全和高效的最重要的因素,管制员工作负荷的合理评估对保障空中交通系统安全运转具有重要作用。本文采用回归分析法并以特定空域为例,介绍了管制员工作负荷评估方法、原始数据处理方式、参数提取和工作负荷评估模型形成。通过评估模型在实例中的应用,说明了管制员工作负荷评估的回归分析法在空域容量评估上的可行性和正确性。     

多元受限的航班时刻优化模型与方法研究

针对我国空域的实际，结合航班时刻制定的特点，在多元受限地面等待策略的基础上，建立了一个多元受限航班时刻优化模型，提出了一套求解该优化模型的改进启发式算法。并在所提模型和算法的基础上，开发了航班时刻优化系统，对全国实际的航班时刻进行了优化，验证了理论模型和方法的可行性。     

基于自组织神经网络的空中交通复杂度参数优化及预测

首先介绍了国内外关于空中交通复杂度的定义及研究现状。然后在现有的空中交通复杂度模型中挑选空中交通复杂度参数,再利用自组织神经网络,分析所选取的空中交通复杂度参数之间的关系,达到将高维空中交通复杂度参数进行降维分析的目的。然后对于优化了的空中交通复杂度参数使用RBF神经网络进行预测,比较预测结果,得到最优的空中交通复杂度参数。     

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。     

基于可变重调度区间的柔性作业车间动态调度策略

针对动态柔性作业车间调度问题,提出了基于可变重调度区间的动态重调度策略。建立了柔性作业车间调度数学模型。提出一种初始化机器、初始化工序和随机初始化相结合的改进种群初始化的方法,进一步提高初始种群解的质量。实际生产案例仿真对比分析结果表明,利用本文重调度策略和改进遗传算法后得到的结果比企业实际运行时间缩短了47.8%,比他人的调度策略所得到的优化结果提高了5.4%,从而验证了本文所提出算法的可行性和有效性。     

旋转弹箭动态特性研究

针对防空反导用中口径舰炮制导炮弹动力学建模和动态特性,借鉴旋转导弹单通道控制的研究方法,在常规火箭弹外弹道模型的基础上建立有控弹道模型,对有控弹道模型进行线性化,并推导出短周期扰动运动弹体传递函数。仿真结果表明,在输入控制力的作用下,传递函数可应用于分析中口径舰炮制导炮弹在有控作用下的飞行稳定性与操纵性。     

基于Petri网的空中交通管制辅助决策系统

空中交通管制系统是生产实际中的一种典型的离散事件动态系统（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｅｖｅｎｔ ｄｙｎａｍｉｃｓｙｓｔｅｍ,ＤＥＤＳ）,而Ｐｅｔｒｉ网理论是研究ＤＥＤＳ的有力工具之一。为了描述空中交通管制系统受到外部控制的交互机制及层次结构,文中引入Ｐｅｔｒｉ网概念的一类扩充－－开放Ｐｅｔｒｉ网的概念,并用开放Ｐｅｔｒｉ网工中交通管制辅助决策系统进行建模与分析,阐述了空中交通管制辅助决策系统的开放Ｐｅｔｒ     

飞机动态推出控制策略仿真优化模型

机场离港运行的无序化造成滑行过程中的长时间排队等待及大量燃油浪费。为了减少燃油消耗和废气排放,在已有的动态推出控制策略基础上提出了阶梯函数控制策略(Step function,SPC)和非线性函数动态推出策略(Nonlinear function,NPC)的一般形式,以离港成本为目标,建立了基于停机位等待惩罚的动态推出控制模型,在不延误的前提下提出了一种基于网格参数优化的蒙特卡洛仿真优化算法。通过北京首都机场实际运行数据对推出过程进行仿真计算,并与无控制策略以及传统N-control策略的最优可达解进行仿真对比,结果表明:在不延误的前提下,提出的推出策略可以更加有效地降低平均滑行道滑行时间,NPC策略的离港运行成本和燃油成本可降低45.52%和54.23%,SPC虽然成本节省劣于NPC策略,但是其简单的操作方式可以为离港推出调度方式的改进提供决策支持。