Dynamic airspace configuration method based on a weighted graph model

This paper proposes a new method for dynamic airspace configuration based on a weighted graph model. The method begins with the construction of an undirected graph for the given airspace, where the vertices represent those key points such as airports, waypoints, and the edges represent those air routes. Those vertices are used as the sites of Voronoi diagram, which divides the airspace into units called as cells. Then, aircraft counts of both each cell and of each air-route are computed. Thus, by assigning both the vertices and the edges with those aircraft counts, a weighted graph model comes into being. Accordingly the airspace configuration problem is described as a weighted graph partitioning problem. Then, the problem is solved by a graph partitioning algorithm, which is a mixture of general weighted graph cuts algorithm, an optimal dynamic load balancing algorithm and a heuristic algorithm. After the cuts algorithm partitions the model into sub-graphs, the load balancing algorithm together with the heuristic algorithm transfers aircraft counts to balance workload among sub-graphs. Lastly, airspace configuration is completed by determining the sector boundaries. The simulation result shows that the designed sectors satisfy not only workload balancing condition, but also the constraints such as convexity, connectivity, as well as minimum distance constraint.     

对流天气空域阻塞概率与阻塞指数模型

管制员高估对流天气的影响,发布不必要的流控指令,会使得航班过度延误;管制员低估对流天气的影响,会造成工作负荷的激增,也会使得航班飞行安全风险增大。为了准确评估空域受天气影响程度,减少管制员高估和低估天气影响次数,建立了特定方向对流天气空域阻塞概率模型和航路交通阻塞指数模型。测试结果表明,特定方向对流天气空域阻塞概率模型,用于衡量对流天气下交通流在各个方向被阻塞概率,为管制员决策是否允许航空器沿特定方向在扇区绕飞提供参考有实际意义;对流天气航路交通阻塞指数模型,用于衡量对流天气下沿航路交通流被阻塞的概率,为管制员决策是否允许航空器沿航路穿越对流天气提供参考是可行的。访谈数据表明,90%的参访者同意在这两个参数可得时,他们获取对流天气影响交通态势感知所需要的时间确实有所减少。     

让通航成为新一轮改革开放的“试验田”

<正>2013年是我国新一轮改革开放的元年。十八届三中全会关于全面深化改革的决定,将从广度和深度上推进我国市场化改革进程。作为当前我国交通运输业中唯一没有充分开放与开发的产业,我国通用航空产业缺乏创新发展良好的制度环境,改革空间巨大。在此新契机下,通用航空产业的各类主体都应更加深入地思考如何推进通用航空产业的改革与创新,让通用航空成为新一轮改革开放的"试验田"。     

基于组合优化算法的空面导弹全空域弹道优化

针对空面导弹全空域弹道优化问题，提出基于多岛遗传算法和序列二次规划法的组合优化算法，充分发挥多岛遗传算法对初值不敏感、全局收敛性强及序列二次规划法收敛速度快、精度高等特点。采用代理模型技术，在保证拟合精度的前提下，极大的降低了全空域弹道优化的计算量。算例结果表明：组合优化算法收敛速度较快，可以得到高精度的全局最优解；代理模型拟合精度较高，可以满足工程要求；且优化结果和所建立的代理模型可以为全空域制导律设计提供有力的支撑。     

基于帧频的星载SAR系统视频成像能力分析

视频合成孔径雷达(video synthetic aperture radar, ViSAR)作为一种微波遥感体制能以摄像式模式对重点区域的时敏目标展开持续性的动态监视，已经受到越来越广泛的关注，但针对视频SAR系统的视频成像能力的分析还不够深入。首先建立了视频SAR回波信号模型，并结合给定的星载SAR系统参数，提出了一种基于帧频的适合分析星载SAR系统视频成像能力的模型，并基于X波段和Ka波段雷达参数对系统进行了仿真分析。研究表明，在形成相同帧率的SAR视频时，SAR系统频率越高，越容易形成独立帧率的SAR视频；在形成相同方位分辨率帧图像的SAR视频时，中心斜视角越大，所需的孔径交叠率越大。研究成果可为星载SAR系统设计提供理论分析支撑。     

基于可达集的无人机低空飞行冲突解脱算法

针对无人空中交通管理（UTM）中的冲突解脱问题，提出了以可达集分析为基础的实时避撞算法。该算法可用于城市低空环境中的密集交通流空域，保证无人机（UAV）飞行过程的安全性。基于相对运动的概念，通过分析平面空域中的飞行博弈问题对避撞系统进行建模，同时利用水平集方法和最优控制理论对无人机的可达集进行分析和计算，使用机载传感器获取无人机与周围物体的信息，为每架无人机提供新的避撞策略。通过3种不同空域环境的飞行案例进行仿真实验，验证了该策略不仅可以得到平滑的飞行路径，实时安全地解决冲突解脱问题，而且针对合作/非合作目标均有效。     

探测与避让系统监视跟踪算法的设计与实现

无人机的探测与避让(Detect and Avoid, DAA)系统是无人机防撞的重要保证，监视跟踪算法对于DAA系统的可靠工作至关重要。基于DAA最低性能标准的描述，以雷达跟踪器、广播式自动相关监视和主动监视应答器监视跟踪入侵飞机的航迹信息，先用α-β滤波保证稳定跟踪，然后再用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)进行航迹估计，通过航迹管理算法计算出中心航迹，以供DAA系统作出警报和导引。通过基于ARM的嵌入式Linux平台设计的仿真验证系统和实验平台，验证了设计的DAA系统监视跟踪算法具有良好的监视跟踪性能。     

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。     

“北航空事卫星一号”监视载荷的统计性能

“北航空事卫星一号”是广域航空器监视科学试验卫星。为了评估“北航空事卫星一号”监视载荷的性能，提出了ADS-B系统监视载荷的性能指标及统计方法，并利用“北航空事卫星一号”在轨观测数据，统计给出了“北航空事卫星一号”监视载荷的性能指标，包括监视覆盖半径、检测概率、识别概率、位置报告更新间隔及载荷消息速率。统计结果表明：“北航空事卫星一号”具备了在全球范围内对运输航空及通用航空器监视跟踪的能力；监视覆盖半径达1 710 km，检测概率大于35%，识别概率大于68%，位置报告更新间隔小于8 s。