基于“胶囊型”动态地理围栏的无人机航路规划

针对无人机多条航线运行效率低与经济性差的问题，提出了一种“胶囊型”动态地理围栏的无人机航路规划方法。根据无人机地理围栏的分类，对无人机地理围栏算法执行流程进行了概述。选取中国浙江省杭州市为地理围栏验证试验区域，在该区域内采用A*算法进行了单一航线与两条航线的无人机航路规划研究，并在空域栅格内设置了无人机禁止飞入区域。在确定的航线上采用“胶囊型”动态地理围栏方法，经过模拟计算得到，单一航线上的空域利用率提高超过10%。并且当两条航线交叉时，“胶囊型”动态地理围栏方法可节省15%的运行时间，提高了空域利用率与经济性。     

基于风险地图的城市物流无人机路径规划研究

近年来物流无人机技术迅猛发展,但城市低空空域的复杂性、电磁环境的干扰以及城市内居民的生命财产安全都对物流无人机在城市的推广提出挑战。在此背景下,研究评估无人机运行综合风险并生成的风险地图,以无人机运输安全性、经济性和路径平滑程度为目标规划无人机全局路径,并增加对无人机航线保护区结构的约束。在原始NSGA-III算法的基础上对航路点选择机制、交叉和变异操作进行改进,使算法更适应路径规划的需求。实验证明,模型能有效地避开禁飞区,确保路径的多样性、经济性和安全性,为物流运输经营者和低空空域监管方提供高质量、多样化的备选路径,满足不同决策者需求,为无人机城市物流活动的安全高效运行提供有效的解决方案。     

城市物流无人机飞行任务剖面构建与优化

无人机应用于物流行业中末端配送环节已成为未来的发展趋势。针对现有物流无人机路径规划研究中对起飞、爬升、下降、着陆及备降等飞行任务剖面考虑较少的问题,提出了完整飞行任务剖面构建与优化的方法。首先,通过实际调研,建立物流无人机飞行任务剖面及参数化表达方法。然后,建立各阶段飞行任务剖面的数学模型,并基于模拟退火算法和粒子群算法对物流无人机飞行任务剖面进行优化。研究结果表明,优化后的飞行任务剖面耗能显著优于原始任务剖面,并可提高运行效率。     

基于计划到达时刻的四维航迹规划

为了加速空管自动化与智能化技术的应用与实施,提出了水平航迹与高度/速度剖面分阶段设计的四维航迹规划方法。基于动态时间规整与层次聚类方法实现历史雷达航迹聚类分析,完成水平航迹设计。建立速度剖面规划模型,通过航迹生成器与速度调整器交互协作,精细化控制进场时间,以满足计划到达时间要求。以上海浦东国际机场PINOT进场航班为例实施验证,结果表明,四维航迹规划方法可有效实现航班的计划到达时间,从而减少航班延误,提高终端空域运行效率。     

单枢纽机场选址与航线网络规划综合优化

枢纽机场选址与航线网络优化问题是近年来受到民航业界广泛关注的热点问题之一。考虑到枢纽机场建设对航线网络的反作用,提出了单枢纽机场选址与航线网络规划综合优化问题。为了描述该问题,建立了基于空中交通均衡分配的成本最优的数学规划模型。最后,给出了求解该模型的迭代优化算法,并进行了算例验证。     

基于改进蚁群算法的无人机三维航路规划

针对蚁群算法存在收敛速度慢,容易陷入局部最优而导致三维航路规划过程中出现规划时间过长、航路没有达到最优等问题,通过对蚁群算法进行改进,提出了一种天牛须融合改进蚁群的无人机航路规划优化算法,算法通过对蚁群算法的启发函数优化并进行蚁群择优排序,然后融合天牛须算法进行航路规划;将优化算法应用于无人机的三维航路规划中,使规划算法的运行速度更快,无人机的最优航路更短。同时用改进算法与天牛须、蚁群算法的收敛时间、最优路径长度进行对比。仿真实验结果表明,改进算法与另外两种算法相比,在算法收敛度、运行速度方面有明显的提升。     

碳排放限制下的竞争航线货运机队规划研究

当今世界,绿色、低碳发展理念已成为一个重要趋势,为顺应这一趋势,提出了一种考虑碳排放限制的航空公司货机队规划方法。根据相关政策,计算得出各航空公司的碳排放配额,进而基于纳什均衡理论,从航线运力分配角度出发,建立了考虑碳排放限制的竞争航线货运机队规划模型。为探究各航空公司间的竞争关系,将航线市场份额设置为航班频次的函数并引入货运需求溢出量来表示航空公司受航线竞争的影响程度。最终设计了启发式算法并结合2021年国内部分航线运行数据进行了仿真验证。实验表明,模型相较于传统模型更加贴近实际,可作为航空公司在进行航线运营时的决策参考。     

基于改进启发式蚁群算法的无人机自主航迹规划

无人机自主航迹规划是未来无人机作战使用的关键技术难题。针对传统航迹规划方法存在的求解效率不高、实时性较差、容易陷入局部最优等缺点,提出一种基于改进启发式蚁群算法的无人机航迹规划。算法前期使用Dijkstra 算法进行初始化航迹,引入启发式信息,提高搜索效率;采用Logistic 混沌映射初始化信息素,增加解的多样性,提高算法收敛速度;算法中、后期采用多航迹选择策略和模拟退火机制,提高全局搜索能力,避免因收敛速度过快,陷入局部最优解。对该算法进行仿真分析,结果表明：在存在威胁和障碍的复杂环境中,本文的改进蚁群算法与标准蚁群算法相比,能够有效规划出一条从起点到终点的航迹,并且寻优精度更高,收敛速度更快,具有一定应用价值。     

训练空域动态规划问题数值模拟仿真算法研究

训练空域的动态规划对于提高空域利用率,提高部队训练效率,缓解军民用空矛盾具有重要意义。本文将空域的动态规划问题进行分阶段处理,通过寻求各个阶段的最优方案来使得总的占用时间最短。针对各个阶段的动态规划问题,在分析问题复杂性的基础上,构建了空域规划模型,提出了遗传-离散粒子群算法,通过融合遗传算法中的交叉与变异思想来改善DPSO算法摆脱局部最优解的能力,提高算法的收敛速度和精度。同时为保证种群的多样性,设计了可保证个体可行性的自适应交叉算子和变异算子。最后利用甘特图来表示整个空域规划过程。将改进后的遗传-粒子群算法用于算例,并与遗传算法比较,结果表明该算法获得的结果更优且收敛速度更快。     

基于凸优化的再入轨迹三维剖面规划方法

可重复使用飞行器一般采用大升阻比气动外形，再入轨迹三维剖面规划方法可充分发挥这类飞行器固有的机动能力。计算量大是制约三维剖面规划应用的难题，为提高计算效率，提出了一种基于凸优化的再入轨迹三维剖面规划方法。首先，分析运动方程特性，利用定义新的控制变量、约束松弛、连续线性化等技术，将原始非凸的三维剖面规划问题转化为一个凸优化问题。其次，将指令反解步骤嵌入至序列凸化算法中，通过迭代求解凸优化子问题，获得原问题的可行解。数值仿真结果表明所提方法具有较高的求解精度和确定的收敛性质，飞行器的机动能力得到充分发挥；与伪谱法的结果对比表明凸优化方法在轨迹规划问题上具有更高的求解效率。     

民用飞机航线可维护件划分的权衡方法研究

航线可维护件划分是民用飞机维修性设计的重要工作之一，航线可维护件划分是经济性、维修性、可靠性综合权衡的结果，是客户需求的最直接体现。航线可维护件的合理划分能够提高飞机利用率，降低维修成本，提高航空公司的盈利水平。国产民用飞机的航线可维护件划分一般基于相似机型的经验，缺少科学系统的划分方法。航线可维护件的划分问题是近年来RMS领域亟待解决的问题之一。根据实际需要，提出了航线可维护件划分原则，并以初步定性分析、定量权衡为基础，综合考虑航线可更换项限制、相似机型经验、经济性、可靠性和维修性指标，提出一种航线可维护件划分的综合权衡方法，实现民用飞机航线可维护件的科学划分，为民用飞机可靠性、维修性设计分析工作提供支持。     

基于Voronoi图和蚁群算法的无人机航迹规划

为提高无人机任务环境模拟的真实性,利用改进后的Voronoi图对任务环境进行建模.同时,为了更快地生成一条满足任务需求的最优飞行航迹,提高航迹规划的实战性和高效性,分析了蚁群航迹规划算法的运行原理,以及算法运行机制对算法性能的影响,提出了算法的改进原则,并在此基础上给出了新的信息素更新方式和新的启发式.利用改进后的蚁群...     

提升民用飞机水废水系统运营经济性技术研究

基于现代民机绿色环保设计理念和对经济性的追求,减重是飞机设计中重点考虑因素,关于降低民用飞机水废水系统运营载重、提高运营经济性研究,国内外尚未发布公开文献。本文基于对航线用水统计数据研究,形成航线运营所需水量计算技术;基于我国航线飞行时长分布特点,提出基于航线实际运营时间和载客人数为需求、为系统设定分档加水设计技术。结果表明：与同类机型数据对比,本文的水量计算技术是有效的;分档加水设计技术能够有效地降低系统在航线运营过程中的运营重量,可以提升民用飞机水废水系统的运营经济性。     

雷暴天气下的仪表进近航段航线规划研究

雷暴天气会对飞机运行安全产生严重影响,在进近航段中若遭遇雷暴天气会造成改航不经济、实时性差、效率低等问题,采用改进的动态窗口法（DWA）对雷暴天气下的进近航线进行仿真规划。算法前期通过建立DWA 下的飞机运动模型及人为设定雷暴轨迹进行模拟仿真,验证算法躲避雷暴改航仿真的功能性;通过对案例中的雷暴位移坐标进行时间相关的拟...     

面向航线网络体系的客机设计指标权衡方法

为了通过客机的市场分析与总体设计的紧密结合进行关键设计指标的更充分的权衡,提出了从航线网络体系的视角进行指标集效能评价的方法。这一方法以燃油效率作为经济性评价准则,基于运营统计数据建立综合考虑航线航程概率及航线实际乘客数概率的运输周转量概率密度分布,结合客机运行空重的估算,计算出各条航线消耗的燃油重量,进而通过多轮次的仿真分析出不同指标集对应的燃油效率概率密度。分析结果有助于权衡各个指标集的潜在设计方案适合在何种航线上运营,以及从燃油效率的角度分析潜在设计方案对航空公司的吸引力。通过在一个算例中对航程和载客量的变化进行计算和分析,说明了所提方法的应用方式,最后对目前研究的局限之处和后续的研究方向进行了探讨。     

航线网络经济性的探讨

引用一个简化的例子,从成本的角度,对航空公司城市对式的航线结构和中枢航线结构的经济性进行比较分析,同时提出了航线网络经济性应考虑的其它因素,力求为航空公司航线网络经济分析提供一些思路,也为航空公司经营决策提供依据。     

基于空域灵活使用的区域航路航线运行管理

利用临时航线和固定航线等手段,建立了区域管制下以最小运行成本为目标的规划模型,在模型中引入了不同机型单位时间的运营成本和临时航线的运营成本来计算总运行成本,并以此为适应度函数,通过遗传算法实现对航班选择飞行航路航线优化,以降低运行成本。计算结果表明:利用模型管理机制进行优化后,经过指定区域的所有航班运行成本与航班在区域外等待成本之和比之前降低约10%。     

基于混合优化的运载器大气层内上升段轨迹快速规划方法

针对运载器大气层内的最优轨迹快速规划问题,提出一种将求解最优控制问题的间接法与直接法相结合的混合优化方法。首先,基于最优控制问题的一阶必要条件,将运载器大气层内的三维最优上升问题转化为Hamiltonian两点边值问题;然后,采用直接法中能以较少的节点获得较高求解精度的Gauss伪谱法进行求解,提高算法的求解效率;最后,采用真空解析解初值及密度同伦技术,解决初值猜测与算法收敛困难的问题。仿真结果表明,混合优化算法能够准确、快速地对运载器大气层内的最优上升轨迹问题进行求解,并在计算精度与效率上均优于间接法,可应用于运载器的轨迹在线规划与闭环制导。     

基于改进海鸥算法的装配序列规划

为提高复杂产品装配工艺的设计效率，针对装配序列规划问题，提出一种基于改进海鸥算法的求解方法。引入莱维飞行策略对算法的位置更新公式做出了改进，改善了海鸥算法容易陷入局部最优的问题。针对装配序列规划问题，从可行性、稳定性、装配方向和装配工具的连续性四个方面建立适应度函数，作为装配序列优劣的评判标准。以溢流阀的装配为例分析算法的可行性分析，结果表明改进海鸥算法在求解装配序列规划问题上具有一定的优越性。     

基于燃油成本最小的机队规划研究

以燃油成本最小为目标,考虑航班频率限制、旅客市场需求、机队可利用时间限制、空勤人员限制及航路对机型的限制等因素,实现航空公司航线网与机队资源的最优配置,为航空公司降低运行成本,特别是中短程飞行,提供依据.并就该问题建立整数规划模型,通过算例对模型进行分析和评价.