地面等待策略中的时隙分配模型与算法研究

 机场拥塞是制约民航运输的瓶颈所在,地面等待策略(GHP)是解决机场拥塞的有效方法,其核心就是时隙分配问题。为适应我国空中交通持续发展需要,实现科学时隙分配的要求,对GHP已有的研究进行分析和归纳,重点论述了时隙分配的概念、属性、模型和算法,在此基础上总结了时隙分配的关键问题,即随机容量的影响、均衡模型的建立以及模型求解算法的研究。最后指出了时隙分配问题未来的研究方向。     

地面等待和改航策略的流量管理方法

恶劣天气下,过多的地面等待往往造成终端区的拥堵和航班的过分滞留,充分利用航路容量是解决这一问题的途径之一。结合地面延误程序和改航策略,建立了动态不确定性情况下航班起飞时刻和航路选择模型,基于当前的航班计划,通过迭代算法和Dijkstra算法,获得优化的起飞时刻和航路选择。仿真结果表明,结合改航策略后,可提高航路容量的利用率,航班的总体延误可在一定程度上减少。     

STDMA数据链系统的动态时隙分配研究

针对典型的STDMA时隙分配方案进行了改进,地面主控站实现了根据用户的紧急或优先级高低的预约请求进行实时分配,并支持用户占用时隙块发送较长报文的需求。仿真表明,该方案改善了延时性能,适合突发应急报文的传输需要。     

基于BDI模型的Agent在航班时隙分配问题研究

随着民航运输的快速发展,时隙资源日益紧缺,为了保证航班的正常飞机,提出了基于BDI(Beliefs-Desires-Intentions)Agent分布式时隙优化模型,并对厦门机场某一时间段内的时隙分配进行验证,结果表明,模型可以大大减少航班的延误损失,具有较强的实际应用性。     

航空自组网STDMA时隙分配算法的设计与实现

航空自组网(AANET)是一种节点高速运动、网络拓扑持续快速变化的新型自组织网络。针对AANET的特点,提出了一种新的时分多址(TDMA)时隙分配方法。首先,根据高动态航空网络环境中媒体访问控制(MAC)协议的特点,推导出可以共用一个时隙进行通信的连接集合的计算方法,并建立了面向连接的空间复用TDMA(STDMA)时隙分配优化数学模型。然后,提出一种分布式STDMA时隙分配算法IDTA。IDTA不需要中心节点收集网络信息,分为2个同步的进程在发送节点和接收节点同时运行,而且能够根据连接的优先级按需分配时隙。最后,在OMNeT++仿真平台上建立计算机仿真模型,仿真结果显示:IDTA比其他分布式STDMA时隙分配算法更加适用于高动态的航空网络环境。     

基于博弈的恶劣天气下航班路径分配研究

恶劣天气条件下,未起飞的受影响航班面临着重新规划飞行路径的问题。提出了恶劣天气条件下基于Stackelberg博弈的受影响航班路径SO-UE协同分配模型,旨在体现静态航路网络中空中交通管理者与航空公司在路径分配上的公平性。模型被表述为一个两阶段的完全信息动态Stackelberg博弈,在博弈中管理者采取全局最优策略而航空公司采取用户均衡策略。使用改进遗传算法以求解路径分配模型,并设置多组仿真场景进行实验。结果表明所提出的路径分配模型的Jain公平指数高达0.92,能够较好平衡空中交通管理者与航空公司的策略,均衡网络流量负荷,实现空中交通网络中航班路径的公平合理分配。     

增强型地面等待程序的进一步发展

在分析现有增强型地面等待程序(GDP-E)的基础上,综合考虑进离场容量之间的转化优化与不确定天气引起的随机地面延误,提出全新的GDP-E运行概念,使地面等待程序在协作决策(CDM)理论下得到进一步发展,从而可以加速空中交通流量,减少航班不必要的延误,提高航空公司的运行效率。     

高效MF-TDMA系统时隙分配策略

由于具有高效性和灵活性,多频时分多址接入(MF-TDMA)技术被广泛应用于现代宽带通信卫星系统的上行链路设计中。时隙分配算法的有效性是高效利用MF-TDMA系统资源的保证。在MF-TDMA系统中,时隙资源分配问题可以分为两步：载波信道选择和信道内的时隙分配。对于第1步,RCP-fit等算法提供了良好的用户载波信道预约策略。本文主要针对时隙分配过程的第2步展开讨论,针对载波内的时隙管理问题提出了一种基于倒序时隙编号时隙资源树的时隙组织方式,从时隙编号的角度解决了时隙时间均分问题。并采用伙伴递归调整算法作为载波内时隙优化定位方法,有效减低时隙碎片对系统资源利用率的负面影响。最后通过仿真,验证了该时隙管理算法的高效性。     

基于Hopfield网络的单机场地面等待优化算法

空中交通流量管理中的一个有效方法是采用地面等待策略,但地面等待算法一直是一个难点。通过对单机场地面等待模型进行合理的转换,提出了基于Hopfield神经网络的启发式算法,通过理论推导,证明了算法的可行性。     

空中交通地面等待的指派问题模型

在分析运筹学中指派问题的基础上,将指派问题应用于单机场受限地面等待问题的研究,对传统的地面等待模型进行了改进,并建立了相应的数学模型。通过仿真算例,验证了该模型的可行性。     

反叶片角向缝机匣处理影响轴流压气机性能的机理

采用试验和非定常数值模拟方法研究了反叶片角向缝机匣处理对亚声速轴流压气机性能的影响.试验与数值计算结果均指出反叶片角向缝机匣处理后,转子在降低12%左右最大等熵效率的基础上获得30.1%左右的失速裕度改进量.详细的转子叶顶流场分析表明反叶片角向缝机匣处理改善了叶顶间隙泄漏流动,消除了实体壁机匣时叶顶通道低速泄漏流形成的堵塞,因此转子稳定性得以提高.同时转子叶片与处理缝的相对位置变化会影响处理缝的扩稳能力.处理缝中回流、处理缝形成的喷射流与叶顶通道主流的相互作用都造成较大的流动损失,进而使转子等熵效率降低.反叶片角向缝机匣处理前移约55%叶顶轴向弦长的数值研究结果表明,与反叶片角向缝机匣处理比较,反叶片角向缝机匣处理前移获得的失速裕度改进量降低约10.4%,但等熵效率的恶化程度降低近64%.      

考虑优先级的交叉口航班汇聚排序问题研究

为了有效地利用航路资源,减少飞行延误总成本,建立了改进的航路交叉口汇聚排序模型。为加快求解速度,分析了影响航班延误成本的因素,给出了权重赋值表,改进了现有算法,并用FCFS算法与改进算法进行了算例分析。仿真结果表明,改进算法通过对交叉口航班各属性赋权值可有效进行优先等级划分,完成时隙分配和航班排序的快速计算。采用改进给出的优化排序策略可减少延误飞行的总成本,具有一定的实用性。     

大涵道比涡扇发动机低压涡轮间隙分析与设计

航空发动机涡轮叶尖间隙的准确分析与合理设计对改善发动机性能有重要意义。对叶尖间隙的影响因素进行了详细分析,并指出在总体结构初步设计中,涡轮叶尖间隙分析和设计需要重点考虑的载荷因素;给出采用NX-NASTRAN进行间隙计算的求解方法和详细步骤;以某大涵道比发动机低压涡轮的间隙分析为例,给出详细的求解过程,求解得到低压涡轮在地面起飞状态等8个工况下间隙变化值为-0.4~1.1 mm,并指出间隙初始值的确定应当主要考虑设计点状态、起飞状态和地面慢车状态。     

基于空中交通密度的进场航班动态协同排序方法

为适应协同决策（CDM）需要，考虑空管、航空公司和机场的诉求，对进场航班动态协同排序问题进行了系统的研究。设计了一种进场航班动态排序方法，提出了一种时隙交换方法，建立了基于空中交通密度的进场航班协同排序模型，设计了精英保留的遗传算法和带精英策略的快速非支配排序遗传算法以求解所建模型，寻求进场航班动态协同排序的最优解。仿真结果表明，较基于滚动时域控制（RHC）方法，动态协同方法所得结果与排序开始时间无关，所需排序次数平均减少26.4%，且排序效率更高。较先到先服务（FCFS）方法，动态协同方法在高密度条件下各排序阶段最后一个进场航班的落地时间平均提前199.8 s；中密度条件下各排序阶段航班延误总时间平均减少29.9%，航班延误均衡性平均提高34.4%；低密度条件在航班正常率及航班延误公平性得到保证的前提下，满足时隙交换规则的排序阶段均增加了1种进场航班排序模式。所提方法可对进场航班进行优化排序，显著提高跑道容量，有效提升航班延误均衡性和航班延误公平性，契合协同决策理念，可实现三方协同排序。     

进场航班双目标调度的鲁棒优化研究

由于天气变化,导致进港飞机降落的处理时间不确定的情况经常发生.因此,需要在受到天气影响,进港飞机在跑道的处理时间不确定时提高跑道的利用率,减少飞机的延误成本.以最小化航班总延误成本和跑道总工作量为优化目标,建立降落飞机的处理时间的鲁棒优化模型,设计出Epsilon约束算法对能够快速得出进港飞机降落方案的Pareto前沿.通过实例证明了模型的可行性及有效性,对机场终端在天气变化时对进港航班的合理调度具有一定的指导作用.     

航空发动机帽罩热气膜防冰的加热特性

针对复合材料帽罩采用的一种热气膜防冰系统,采用计算流体力学方法研究了其内部冲击换热和外部气膜加热效果。发展了二维轴对称计算方法并与全三维计算结果进行了对比,搭建了热气吹风实验台,利用红外测温仪和热电偶测量帽罩温度,验证了数值计算方法。全面研究了不同射流雷诺数、相对冲击距和气膜缝结构参数对热气加热特性的影响,结果表明:增大射流雷诺数有利于提高内部冲击换热效果和外部气膜加热效果;最佳相对冲击距随射流雷诺数的增大而增大,射流雷诺数为10000~40000范围内最佳相对冲击距在5~8内取得;气膜射流能大幅提高缝后外壁面温度,加热效率与气膜缝宽和位置有关,前缘开设的气膜缝还会提升前缘冲击换热效果。      

基于航路耦合容量的协同多航路资源分配

针对中国当前航路空域拥挤日益严重的问题,分3个步骤进行解决:第1步,对空域管制单元之间存在的交通流耦合因素进行分析,建立基于空域管制单元耦合因素的航路容量模型;第2步,为反映不同类型航班对计划到达时间变动范围的不同接受程度,定义了航班的延误成本函数和改航成本函数;第3步,在上述两步的基础上,为充分利用可行的航路空域资源...