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。     

管制区短期空中交通流量管理的时隙-航线分配模型及算法

对管制区短期流量管理问题进行了研究,针对现有模型在约束条件和控制方法中的不足,不仅首次引入了流量控制事件的概念和相应的约束条件,而且在使用动态网络流理论建立了管制区短期空中交通流量管理模型过程中,还新增加了飞行高度层这一决策变量,使本文提出的时隙 航线分配模型与中国管制工作实际更加吻合。算例中采用中国华东空管中心实施的流量控制的真实数据,采用模拟退火遗传算法对其进行求解,求解结论直观、明确、可操作性强。仿真结果验证了模型及其求解方法的有效性和实用性。     

基于复杂网络的空中交通特征与延误传播分析

空中交通流量管理主要集中在尾随间隔、空中等待等局部战术空中交通流量调配,对空中交通流量整体运行规律、延误传播和整体解决的研究较少。航空运输网络是一个复杂系统,从复杂网络理论角度对航空运输网络进行研究很有必要。首先,分析了空中交通流量网络的度、度分布、权值、权分布、流量、容量、延误等静态特征;然后,提出了空中交通流量网络整体效能评估方法,使用选择性攻击和随机攻击方法分析了空中交通流量网络的抗毁性,基于负荷容量级联失效模型和病毒传播模型与空中交通延误传播的相似性建立了空中交通延误传播模型,最后,使用实际运行数据验证了空中交通流量网络的特征与延误传播模型的有效性,该研究可以为大范围空中流量管理提供决策支持。     

意大利的空中交通流量管理系统

一、前言在空中交通管制的具体运行中,经常会出现这样的问题,即在某一段时间内,某一空域、航线上的飞机过于集中和拥挤或因气候等其他原因造成某一空域的管制中心(或运行部门)的管制能力无法应付的局面。由于空中交通量的迅猛增长,这些问题发生的频率也越来越高,因此,目前迫切的任务是在欧洲范围内协调和有条不紊地找出解决问题的办法。     

空中交通网络管理的概念与策略研究

提出以空中交通网络为主要研究对象的解决空中交通管理的思路,定义了空中交通网络的概念,并对空中交通网络管理的策略和机制进行了探讨。     

基于时间序列的空中交通流量灰预测模型算法

利用灰色预测理论,给出了一种空域内空中交通流量进行预测分析的算法——空中交通流量灰预测法,并利用Matlab软件作为计算工具,对管制区域、机场等空域流量的预测进行了仿真,计算结果以图表和图形的形式给出直观说明,验证了该算法的有效性。     

基于Eulerian模型的空中交通流量控制

通过拓展公路交通中常见的Eulerian模型,研究了一种空中交通流量模型。利用线性二次型最优控制理论,对空中交通流量模型进行了分析研究,实现对特定区域内流量进行控制。最后,用Matlab对系统进行了仿真,结果表明,引入最优控制向量的方法改善了流量波动性大的情况,降低了管制员的工作负荷。     

基于多Agent空中交通流量管理系统的体系结构

分析总结了中国目前流量管理组织形式的现状，结舍具体的实际情况，指出了层级式结构的不足，同时根据多Agent系统的特点和组织结构，提出了基于多Agent的中国空中交通流量管理系统的组织形式，即中央交通流量管理中心Agent、区域流量管理中心Agent和三级流量管理Agent。详细描述了各个Agent的功能以及之间的工作方式和合作机制，为中国流量管理系统的建立提供了理论依据。     

基于Multi—Agent的空中交通流量仿真研究

针对传统空中交通流量仿真过程中灵活性和智能性的不足，将分布式人工智能Multi—Agent的理论和方法应用到空中交通流量管理领域中，提出了基于Muhi-Agent的空中交通流量仿真方法。介绍了空中流量管理的体系结构和流量管理的具体措施，详细设计了与流量仿真相关的重要Agent，包括航班Agent、航路Agent、机场终端区Agent和区域流量管理Agent等，探讨了各Agent的内部运行机制和在流量管理中的职能，构建了基于Multi．Agent的空中交通流量仿真子系统的整体框架．为实际空中交通流量管理系统的建设提供重要的指导和拳者。     

空中交通拥挤的识别与预测方法研究

随着航空运输业的迅猛发展,空中交通拥挤现象日益严重,空中交通拥挤研究已经成为国际民航界的一个研究热点。其中,空中交通拥挤的识别与预测是空中交通拥挤研究的主要内容之一,在此基础上综述了国内外有关空中交通拥挤识别与预测方法的研究状况。首先概述了基于不同拥挤形成因素和拥挤后果的空中交通拥挤概念的研究状况;接着依据所用交通数据时间尺度的不同,分别针对基于短期数据的阈值判别方法、基于长期数据的聚类识别方法以及基于混合数据的综合评价方法综述了空中交通拥挤的主要识别方法;然后分别基于数理算法(统计算法、交通流模型算法和智能算法)和计算机仿真模拟技术综述了空中交通拥挤的主要预测方法;最后指出了空中交通拥挤识别与预测问题的近年研究热点和未来的研究方向。     

管制-飞行状态相依网络演化过程

动态、准确的管制系统运行态势预测是航空运输系统各相关单位开展协同决策的关键基础。基于航空器间的冲突情况、管制员对航空器的管控情况以及管制移交情况构建管制-飞行状态相依网络,探究、分析其演化规律,采用相关性分析和主成分分析证明了所选5项指标的合理性。设置自由飞行和固定航线飞行两种仿真场景,通过计算平均节点度、平均点强等拓扑指标的最大李雅普诺夫指数证明各时间序列均具有混沌特性,选择长短期记忆（LSTM）人工神经网络方法对各时间序列的演化规律进行预测,并与其他预测算法进行对比。仿真结果表明LSTM算法能对管制系统的演化过程进行有效的预测,且预测精度高于贝叶斯算法和支持向量机算法;在自由飞行条件下,5项指标的预测误差绝大部分在20%以内,固定航线飞行的预测效果优于自由飞行。     

突发事件下大规模空中交通流量管理的组合优化模型

为了解决危险天气和军航活动对管制运行的影响,使用动态网络流方法对突发事件下短期空中交通流量调度问题展开研究。首先,结合中国民航管制的特点,分析了突发事件对流量管理的影响。同时,根据航路航线网络及其高度层的特点,给出了网络和高度层的数学描述,并根据机型将航空器分成大、中和小3种交通流,介绍了使用多品种流描述3种机型的必要性;其次,根据网络拥挤程度随时间和流量变化的特点、危险天气随机变化的特点、空中等待和地面等待费用差异的特点构建了3个优化目标,考虑机场容量、扇区容量、航班连续性和扇区连续性约束建立了多目标优化模型;再次,针对军航活动时需要协调空域的特点,多品种流模型求解时间复杂度高,不能适应短期流量管理的缺陷,改进了逐步宽容约束法,设计了一种阶段式求解的近似算法;最后,以西南空管局管制的空域为例,利用实际流量数据,设计了3个场景进行仿真。结果表明,所提模型和算法能有效求解突发事件下的短期流量调度问题,算法效率比起传统算法在大流量下更具优势。     

基于不安全事件等级的空管风险管理研究

空中交通管制是航空安全的重要保障,为有效避免空管不安全事件的发生,找出导致不同等级空管不安全事件的风险因素并提出针对性的控制措施,根据某管制中心发生的不安全事件信息,结合其严重性等级进行风险管理研究。首先对该管制中心进行风险识别,在统计并分析其2001—2010年不安全事件的数据后,选择SHELL模型按照人员（L）、人员与人员（L-L）、人员与软件（L-S）、人员与硬件（L-H）和人员与环境（L-E）方面系统地识别出风险因素集;在此基础上,运用灰色关联分析进行定量评价,得出不同等级不安全事件风险因素评价结果;最后根据评价结果制定出不同等级不安全事件相应的风险控制措施。     

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。     

网络安全脆弱性检测复合模型及应用

介绍了对脆弱性检测的一般规则进行扩充而建立的脆弱性检测复合模型,并结合CVE实例,对复合模型的算法进行了研究。在对复合模型进行分解的基础上,对复合模型中的应用层和功能层分别进行插件化实现。应用证明,该方法大大提高了检测效率,并具有良好的可操作性和扩充能力。     

开放区域航路网战术协同控流策略研究

为降低航班运行延误、提高航路资源利用率,从空管部门和航空公司协同角度研究空中交通开放区域战术控流问题。引入协同决策理念和航路配流思想,考虑航路瓶颈点容流关系和航空器时间间隔标准,整合空中等待和改航等策略,研究建立了开放区域航路网络交通流模型,给出了协同控流策略及其执行程序。采用实际航班运行数据,对所提方法进行了仿真验证。结果表明,用于仿真验证的30架航班总延误时间降低了17.7%,不仅有效减少了航班延误、充分利用了航路资源,而且提高了航空公司参与决策的自主性与积极性,有利于区域航路交通流协同优化控制。     

一种基于二次分配的测试性指标分配方法

针对现有主流测试性分配方法均为一次性分配,缺乏必要的反馈和修正,一旦有单元分配指标过高无法实现,会导致系统指标也无法实现的问题,提出了一种基于二次分配的测试性指标分配方法。利用基于反正切函数的改进故障率分配法实施初次分配,由单元开展测试性初步设计和预计,基于单元测试性指标预计结果判断是否需要实施再次分配,如需要再次分配,则基于单元相对难度系数的修正函数,对指标偏高/偏低的单元实施再次分配,得到最终分配结果。通过仿真算例和实例验证了二次分配方法的有效性和先进性。