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。     

管制扇区的最优划分方法研究

在研究管制员工作负荷的统计方法和描述空域拓扑结构的数学模型的基础上，利用基于自然法则的模拟退火随机优化算法对扇区最优化问题进行求解。并通过对厦门管制区的扇区最优划分实例分析，验证了扇区优化数学理论正确性和使用该算法达到的预期效果。     

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。     

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。     

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。     

空域容量评估的理论与方法研究综述

针对目前对空域容量评估理论和方法的研究，本文从机场终端区容量评估、航路扇区容量评估、区域容量评估方面进行阐述，介绍国内外相关研究现状，然后结合各空域容量的限制约束及影响因素，分析比较容量评估的方法和工具，总结得出空域容量评估的未来趋势以及对我国空域容量评估的发展启示。     

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。     

基于监视数据的实时飞行流量计算算法的设计与实现

实时飞行流量计算是空中交通流量管理的一个重要研究内容。本文构造了一种基于监视数据的实时飞行流量计算算法。算法将空域分为面空域、线空域和点空域三类,并针对3类空域结构设计了飞行流量计算方法,设计了避免重复计算处于特殊位置的航空器的计算流程。利用真实飞行轨迹进行验证,本文算法能实时计算出各类空域单元的交通流量,并且符合实际飞行原则和空域使用规则,是一种合理有效的实时飞行流量计算方法,具有一定的参考价值和实用性。     

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.     

基于可拓学的管制员工作负荷综合评价

提出了基于可拓学的管制人员工作负荷评价模型。借鉴SHEL模型思想,建立了影响个体管制员工作负荷的18项重要指标体系,依据专家群体决策确定其权重,构造各评定等级的经典域和全体等级的节域模型,通过计算待评定工作负荷和评定等级之间的关联度确定个体管制员工作负荷等级。通过具体实例的应用,检验了该方法的可行性。评价结果可为管制员绩效管理方面提供决策依据。     

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。     

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。     

遂宁机场空域资源优化策略探讨

分析了遂宁机场现有空域资源特点及训练容量限制瓶颈,提出了空域、航线和仪表程序优化策略,这对提高机场训练容量、确保飞行安全具有重要意义.     

多旋翼无人机飞行控制自动调参技术

目前,多旋翼无人机控制器设计问题中存在着大量的依靠经验的调参工作。为了使调参简单而又可靠,本文基于控制器参数与控制系统性能响应存在的对应关系,提出了自动调参思想。在满足控制器各项性能指标的前提下,利用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)提炼出优化目标和约束条件。对被控对象进行建模并搭建非线性模型。然后,利用工程实践方法估算出参数范围,并利用粒子群快速优化特点自动寻找在约束条件下符合性能指标的控制器参数。最后,通过Matlab/Simulink对模型进行仿真验证。仿真结果分析表明,PSD可快速准确地对飞行控制进行自动调参。     

空域拥挤风险管理时间决策模型与方法

针对目前日益严重的空域拥挤现象,缺乏有效的空域拥挤风险管理机制,造成拥挤难以应对等问题,建立了空域拥挤风险预测模型、空域拥挤风险解决模型和风险损失成本模型。采用风险预测模型和解决模型预测可能产生空域拥挤的时段、提出不同时段的实施流量管理策略,基于风险损失成本模型给出了不同时段调整拥挤的运行成本,通过比较运行成本和空域拥挤风险管理决策方法确定出解决空域拥挤的最佳时间点。采用实际运行数据进行验证,结果表明:所建立的空域拥挤预测模型、空域拥挤风险解决模型、风险损失成本模型和空域拥挤风险管理时间决策方法能有效地预测未来空域发生拥挤的时段,迅速找到运行成本最小的调整拥挤的时间点,为空中交通流量动态管理提供了新途径。     

基于扇区负荷约束的管制移交间隔多目标优化模型

繁忙扇区的容量随着交通复杂性的改变而动态变化,现有的基于确定容量的管制移交间隔管理策略不再适用,且动态容量下频繁改变移交间隔也不利于空中管制指挥。本文首先通过将交通复杂性转化为管制工作负荷参数,解决移交间隔改变导致的容量动态变化问题,建立基于扇区负荷的容量流量匹配模型。其次设计管制移交间隔策略稳定性表征函数,提出以策略稳定性和延误成本为目标的管制移交策略优化模型和智能算法。最后基于昆明机场进近扇区实际数据进行仿真验证,证明本方法可以获得一组帕累托最优解,能够为流量管理部门发布管制移交策略以供决策支持。     

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。