基于不确定性的航空装备体系保障性评估

针对航空装备体系结构复杂、要素繁多、耦合性强的特点，对其保障流程进行了研究。采用多Agent建模技术开展航空装备体系保障性仿真建模，并进行分析评估；考虑到保障过程中大量存在的主客观不确定性因素，分别采用模糊变量和随机分布2种变量形式予以描述；为符合客观变量动态时变的特点，将基于交叉熵的最大似然估计和哈密顿蒙特卡罗方法相结合，实现基于信息更新的仿真参数描述，优化航空装备体系保障仿真模型。以一个典型战训任务为例，验证了所提方法的可行性和准确性。      

弹用涡扇发动机可靠性参数选择及评定方法

根据弹用涡扇发动机的结构和使用特点,选择平均故障间隔时间MTBF(Mean Time Between Failure)、起动可靠度RST(Rate of Startup Successfully)、平均故障前工作时间MTTF(Mean Time To Failure)作为弹用涡扇发动机的可靠性参数体系.MTBF是反映发动机基本可靠性参数,利用Bayes数据融合技术建立MTBF评定模型.RST是反映发动机起动可靠性参数,利用基于故障树分析方法建立起动可靠性评定模型.MTTF是反映发动机任务可靠性参数,基于在任务期间发动机关键件的寿命分布模型进行可靠性评定.通过应用表明:评定参数选择合理,指标评定方法有效,为评估弹用发动机在研制、生产、使用阶段的可靠性水平提供了参考依据.     

资源约束条件下舰艇编队多智能体协作规划

从分析舰艇编队对海作战的流程出发,在决策过程中引入多智能体系统(MAS,Multi-Agent System)理论,建立了编队协同反舰作战Agent模型.针对舰艇编队Agent协作规划过程中受资源约束产生资源占用冲突的问题,建立一种主从式结构多Agent协作规划模型,并提出一种集中与分布规划相结合的MAS协作规划方法.仿真实例表明:该方法可有效实现作战编队各Agent之间的协作与协调,保证舰艇编队在满足资源约束条件下实现预期战术目标.      

现场信息的可靠性参数评估

为充分利用航空产品现场使用中获得的可靠性信息,多年来对现场信息的特点进行了研究,在参数的点估计方面完善了一套处理方法。为使其评估结果付诸实用,用统计分析的方法对MTBF(平均故障间隔小时)的点估计结果进行了修正,并针对现场信息随机截尾的特点,推导了随机截尾子样的区间估计及单边下限估计的公式,以运七飞机机载成品为例给出了参数的计算值。     

基于边际-人工蜂群算法的舰载机机群出动保障人员配置-调度联合优化方法

保障人员配置和保障作业调度是舰载机机群出动保障任务决策的2项核心内容。针对复杂甲板作业约束条件下保障人员配置-调度联合优化的实际问题,首先,系统分析舰载机机群出动保障流程约束、出动时限约束、保障人员约束、保障设备约束、工位空间约束和资源供给能力约束。其次,以保障人员数量和负载方差和最小化为优化目标,建立了混合整数规划模型,进而提出了基于边际-人工蜂群（ABC）算法的两层优化决策架构。上层决策模型基于边际优化算法对保障人员配置方案进行迭代优化,下层决策模型采用改进的双向人工蜂群算法对舰载机机群出动保障任务调度进行优化。最后,通过典型算例验证了所提模型和两层优化机制的可行性与有效性。      

航空综合体对地攻击作战效能评估方法

航空综合体作战效能评估是武器装备和战略发展研究的重要内容.讨论了航空综合体机载空对地导弹的可攻击区及航空综合体的首攻概率.建立了在一次出击中航空综合体单机在对地攻击阶段作战效能和机群对地攻击作战效能的数学模型.给出了在一次出击中航空综合体在攻击阶段对目标的平均杀伤概率和航空综合体被击毁概率的计算方法,航空综合体在一次出击中单机平均杀伤目标的数目和机群平均被击毁概率的计算方法.在效能指标中反映出与对地攻击靶场效能、对国土防空系统突防效能以及对要地防空系统突防效能的关系.为评定航空综合体多步骤作战行动的作战效能奠定了基础.     

基于任务的作战飞机效能评估模型

针对作战飞机的任务效能评估问题,提出了基于作战飞机任务的任务效能新概念;采用概率分析方法将飞机作战过程分解并抽象为一组概率值,建立了相应的任务效能评估模型;该模型可以在兼顾传统仿真评估模型结果精度的同时,具有模型简明、计算消耗低、方便快捷等特点;更具有实际作战指挥意义,其快速可信的评估结果有利于作战指挥官进行合理的、科学的任务规划,从而有利于在执行特定任务时更好地运用现有的作战飞机和武器;算例结果表明该模型可以较为有效地对作战飞机携带不同机载武器时在不同作战环境中打击不同作战目标进行效能评估.     

基于动态故障树的卫星可靠性分析

针对卫星系统的可靠性问题，提出了一种基于动态故障树的卫星可靠性分析方法。采用马尔可夫链和二元决策图相结合的分析方法，建立卫星的电源、姿轨控和推进3个分系统的动态故障树模型，在此基础上得到卫星的随机故障模型，并综合考虑损耗故障建立卫星可靠性模型。利用蒙特卡洛仿真对随机故障模型进行评估分析，并将其与Weibull分布模型进行性能比较，仿真结果表明该方法能够有效分析卫星的随机故障，具有计算精度高、效率高的优点，并能更有效地模拟卫星部件随机故障的动态行为。     

基于数字虚拟飞行的民机复飞爬升梯度评估

飞机的爬升梯度反映了其越过地面障碍达到安全高度的能力,为保障民机复飞时的飞行安全,适航条款规定复飞爬升梯度应满足一定的数值要求。根据适航条款对民机复飞程序和复飞爬升梯度的规定,提出了一种基于数字虚拟飞行的复飞爬升梯度适航符合性评估方法。基于适航条款规定和驾驶员操纵特点,建立了复飞任务的数字化模型和驾驶员操纵模型,进而以中国某型涡喷支线客机为对象建立飞行动力学模型,构成了可进行复飞爬升任务仿真的数字虚拟飞行仿真系统。通过仿真计算完成了对着陆爬升和进场爬升的爬升梯度评估,并与真实试飞结果对比,评估相对误差在10%以内,验证了本文方法的适用性和准确性。本文方法可应用于民机的概念方案设计,为保证飞机复飞爬升性能的适航符合性和最大着陆重量的确定等提供支持。     

民机横航向静稳定性适航符合性数学仿真评估

针对适航标准对民机横航向静稳定性的要求,提出了一种基于人机闭环数学仿真计算的适航符合性评估方法。根据适航条款的要求提出了量化评估指标,建立了飞机系统模型和驾驶员操纵模型,以实现定常直线侧滑飞行等的特定飞行任务的人机闭环数学仿真,并依据数学仿真结果和评估指标对飞机的横航向静稳定性做出评估。运用此方法完成了某型民机设计方案的适航符合性评估,并较准确地确定了飞机横航向2个静稳定导数的合理取值范围。该方法可应用于民机的概念方案设计,计算结果可为飞行试验提供理论参考。     

民机起飞爬升梯度适航符合性数学仿真评估

民机起飞过程中沿起飞航迹各点的爬升梯度反映了飞机超越地面障碍达到安全飞行高度的能力。针对适航条款对于起飞程序和爬升性能的要求,提出了一种基于人机闭环数学仿真计算的单发停车起飞爬升梯度适航符合性评估方法。建立了飞机本体动力学模型、起落架运动模型和驾驶员操纵模型,提出了适航符合性评估指标,并设计了飞机单发停车起飞的仿真任务和驾驶员操纵程序。通过闭环数字飞行仿真完成了不同验证状态点的爬升梯度评估。该方法可应用于民机的概念方案设计,计算结果可为飞机起飞重量的确定与单发失效爬升性能的试飞验证等提供理论参考。      

面向复杂飞行任务的脑力负荷多维综合评估模型

针对多显示界面多飞行任务状态下的脑力负荷评价问题,设计了飞行仪表监控、飞行数字计算及飞行雷达探测3种不同类型的飞行任务,综合采用多种不同测评方法在飞行试验平台上开展脑力负荷实验测量和综合评价模型研究。实验结果表明:随着飞行任务类型的增多,NASA任务负荷指数（NASA-TLX）的主观评价分值显著增高;飞行正确探测率逐渐下降,反应时间显著延长;事件相关电位（ERP）测量技术中的P3a的峰值（在Fz电极处）逐步降低,心电（ECG）测量技术中的SDNN指标的数值逐步降低,眼电（EOG）测量技术中的眨眼次数没有显著变化。在此基础上,基于贝叶斯判别分析方法,建立了面向复杂飞行任务的脑力负荷多维综合评估模型,并将该综合评估模型与基于单一指标、双指标、三指标、四指标的模型进行了比较,结果显示:所提多维综合评估模型对于多显示界面多飞行任务中的显示界面脑力任务设计的等级分类预测准确率最高,其平均分类预测准确率为82.22%。所提多维综合评估模型为大型复杂系统中显示界面脑力任务设计提供了有效的量化方法和科学依据,有助于歼击机和运输类飞机设计人员优化显示界面脑力任务设计,并为相关型号飞机显示系统的适航审定工作提供新的验证工具。      

基于MCP的无人机系统可靠性指标分析计算

为计算无人机系统的可靠性指标,论述了现代无人机系统的组成,利用可以收集到的国外无人机外场使用数据,结合无人机系统的不同工作模式,建立了系统的任务可靠性模型,以任务成功概率(MCP)计算为出发点,对无人机系统的平均致命性故障间隔时间(MTBCF)和平均无故障工作时间(MTBF)进行了初步分析计算.      

面向任务的单武器系统平均修复时间模型

平均修复时间(MTTR,Mean Time To Repair)作为一个重要的维修性定量指标,目前其预计方法及算法立足于大量的试验结果和经验估计.通过对任务—装备—维修组成的面向任务的队列模型的研究,将任务需求、武器系统的可靠性及维修性综合考虑,针对故障率和修复率均服从指数分布的可修系统,建立了一种基于M/G/1可修排队模型的武器系统MTTR的模型,并给出了定量预计方法.此模型符合基于可靠性基础上的维修理论的基本结论,避免了设计初期对大量维修统计数据的依赖,为订购方在装备采购中提出维修性定量的要求提供了依据.      

基于复杂网络的空中交通复杂性识别方法

在空中交通管理中，识别空中交通复杂性是一项重要工作。目前的算法多采用飞机密度、机群、滞留程度等宏观指标对复杂性进行评价。利用复杂网络理论描述空中交通状况，将空域中的飞机视为节点，飞机与飞机之间距离小于彼此的机载防撞系统（ACAS）通信距离时开始构成连边，以此构建飞行状态复杂网络模型，可以更好地描述网络内部的微观特征。选取环边数、节点强度、平均聚类系数、介数中心性和网络效率等拓扑特性指标，对动态空中交通状况进行了研究。在此基础上，采用独立主元分析（ICA）在线识别空中交通复杂性，将交通顺畅的情况作为训练数据集进行处理，根据SPE统计量、I2统计量和I_e2统计量的变化来识别复杂性情况。仿真结果表明，所提方法可以较好地识别空中交通复杂性。      

基于缩比模型的全尺寸飞机纵向Ⅰ类PIO预测

驾驶员诱发振荡（PIO）对飞机的飞行安全构成严重威胁，在进行全尺寸飞机PIO特性评估飞行试验之前，利用与全尺寸飞机动力学相似的缩比模型进行飞行试验，对全尺寸飞机的PIO特性进行初步评估，可以达到节约试验成本和降低试验风险的目的。针对驾驶杆操纵到指令形成过程中的时间延迟这一因素诱发的纵向Ⅰ类PIO，选取带宽准则和Neal-Smith准则作为评定准则，分析了全尺寸飞机和缩比模型对应PIO评定参数的相似比例关系，并建立了基于缩比模型的全尺寸飞机纵向Ⅰ类PIO预测方法。以某型军用运输机及其缩比模型作为算例飞机进行了仿真验证，验证结果表明:分析得到的相似比例关系是正确的，基于缩比模型试验数据可以较为准确地评估全尺寸飞机的Ⅰ类PIO特性。      

基于飞行剖面的作战飞机任务可靠性评估方法

针对作战飞机故障数据的特点,分析了作战飞机不同飞行剖面对其任务可靠性的影响.在此基础上,定义了飞行剖面折合系数、建立了作战飞机任务可靠性模型.基于该模型给出了作战飞机在不同飞行剖面下的任务可靠性评估方法.针对想定任务剖面,采用剖面合成的方法把其处理为典型飞行剖面的线性组合,并由此给出了作战飞机在想定剖面下任务可靠性的预测方法.实例表明基于飞行剖面的作战飞机任务可靠性评估方法合理可行,便于工程应用.     

基于DTC和GPGP的多UCAV任务规划方法

以任务分析和环境建模仿真框架作为任务结构的描述模型,建立了无人作战飞机的任务模型描述及任务规划问题描述方法.提出了基于启发式设计准则的无人作战飞机任务规划算法,并在任务规划过程中集成路径规划.以通用局部全局规划协调理论为基础,提出了集成通用局部全局规划协调机制和同步协调机制的多无人作战飞机协同任务规划系统结构,对通用局部全局规划的任务规划过程进行控制和协调.仿真实例证明了任务规划算法的可行性.      

基于PERT网络的航空弹药保障人员优化配置

针对航空弹药保障效率和可靠性要求高的问题,在分析保障流程的计划评审技术（PERT,Program Evaluation and Review Technique）网络图中各工序对任务完工影响程度的基础上,提取了工序关键度指标和重要度指标以及各方案下的按期完工概率,建立了保障人员配置方案评价指标体系,表示为评价函数形式.以基于蒙特卡洛方法的PERT网络仿真为核心,选择在遗传算法进化寻优框架下构建优化模型,该方法不仅得到了最优的保障人员配置方案,而且评估了需要注重的关键工序.算例实验证实了其有效性与实用性.      

基于灰色区间关联的UCAV自主决策方法

为解决信息不完备条件下的无人作战飞机（UCAV,Unmanned Combat Air Vehicle）战术决策问题,提出一种基于灰色区间关联的UCAV自主战术决策方法.依照作战任务要求选取决策要素,建立UCAV决策推理的规则库.构建不完备信息模型,并基于灰色区间关联理论给出UCAV战术决策模型;设计冲突消解算法,有效解决不完备信息导致的推理失效问题.仿真实例模拟了决策过程,验证了该方法在解决UCAV战术决策问题上的可行性和在化解规则匹配冲突方面的有效性.仿真结果表明,该方法能够应对决策要素不确定性较大的情况,并给出合理的战术行为推理结果.