面向森林火灾的通航抢险飞行空域栅格化建模

针对以往基于经纬度的飞行空域使用及表达方法在救援任务建模精度及动态性等方面的不足,提出面向森林火灾的通航抢险飞行空域栅格化建模方法。对应森林火灾救援中的水源地等关键点、飞行航线、火场区域三类元素,将低空抢险飞行空域基本构成元素设计为点状空域、线状空域和面状空域三类。以平均海平面为基准,基于GeoSOT网格建模方法,采用正六边形网格对抢险飞行空域进行剖分,构建抢险飞行空域在水平和垂直方向的动态空域模型;设计包含网格地址、高度、使用类型等属性的空域网格编码体系,可支持建立抢险飞行空域动态管理架构。以某森林火灾抢险飞行作业场景为例,验证了所给空域栅格化建模方法的可行性。     

基于矩阵Hadamard乘积运算的空域冲突检测方法

针对现有的以经纬度为网格剖分的空域表征模型，在高纬度地区网格形变较大，且以空域边界坐标判定空域之间是否重合的冲突检测算法存在的计算速度慢的问题，提出以正二十面体球面菱形离散格网大圆弧剖分为基础，用全等菱形离散格网表征空域，结合空域优先级，利用多层级希尔伯特(Hilbert)空间填充曲线对空域进行统一编码。设计了基于矩阵的空域数字化表征方法，利用哈达玛积(Hadamard)乘积运算快速判定多个空域之间的用空属性是否存在冲突。仿真结果表明：该方法具有较高的网格精度，实现秒级冲突检测，与传统冲突检测算法相比，能够达到降低算法运算量，提高运算速度的目的。     

中国空域国内航班飞行拓扑分析

基于中国空域航班飞行拓扑研究航空自组网将有利于满足未来航班对空中管制、信息共享等方面的需求,但现有研究未根据中国空域的具体情况对航班飞行拓扑进行分析.本文通过搜集真实的中国空域国内航班数据,把中国空域划分为东西部以及飞行情报区,同时借助NS2仿真,直观地分析比较中国空域一天以及每小时航班飞行拓扑.结果表明中国空域国内航班分布有很大差异,而航班数量与人口和第三产值呈现出较高的线性相关性.     

考虑空域高度限制的航空器飞行轨迹推算模型

飞行轨迹推算是空中交通流量管理的一个重要研究内容.本文在传统飞行轨迹推算方法基础上,针对管制空域内飞行高度受限等现实情况,构造了考虑空域高度限制的航空器飞行轨迹推算模型.该模型综合航空器飞行性能和飞行计划,对飞行轨迹进行初步推算,再分析飞越空域的高度限制,更新航空器飞行姿态,对初步结果进行修正,最后根据实时监视信息,再次修正推算结果.利用真实飞行计划进行实验,实验结果表明,本文模型能模拟出航空器阶梯爬升和提前下降状态,更接近实际飞行过程.与真实轨迹相比,本文模型推算出的高度、时间标准差比原算法减少62.77%和68.06%,并且符合实际飞行原则和空域使用规则,具有一定的参考价值和实用性.     

改航路径规划问题研究综述

军事活动等特殊事件对飞行的影响,极易触发大面积的空域拥堵、飞行冲突、航班延误等问题,诱发巨大的社会经济损失,反过来也严重影响军事训练的效益与质量.针对空域资源利用率亟待提高的现实需求,从改航路径规划影响因素、飞行受限区划设、改航路径规划模型和优化求解方法等四个方面出发,对缓解空域资源紧张的重要策略——改航路径规划进行了系统研究,探讨了改航路径规划的发展沿革、研究进展以及现有方法策略的优劣,并对集中统一协调和管理、非独立多航班改航路径规划、不确定条件下的改航路径动态规划、智能化改航路径规划等未来发展方向加以展望,为提高空域资源利用率提供系统化方法支撑.     

基于通用航空的空域管理

本文从通用航空飞行特点、使用空域以及通用航空飞行管制现状入手分析,对比航空发达国家先进通用航空空域管理技术,分析我国通用航空空域管理现阶段的不足;借鉴通用航空发达国家先进通用航空空域管理,找出解决问题突破口,提出适合我国通用航空飞行管制的合理解决方案。缓解通用航空飞行管制压力,提高我国通用航空飞行管制效率以及低空空防能力,确保通用航空能安全、有序、高效运行。     

基于空域的网格匹配定位算法

提出一种基于空域的网格特征匹配定位算法,利用信号衰减模型,将信号空间的匹配计算变换为距离空间的匹配计算,并计算相似度,选出最邻近的目标网格,最后通过加权计算进行精确求解.该方法有效降低非线性空间匹配带来的位置相似度误差,利用网格匹配算法的思想,进一步降低了定位误差,提高了定位精度,与基于信号强度的K近邻算法和基于信号强度的网格匹配算法相比,所提出的基于空域网格匹配算法降低了定位误差,定位精度提升近10%,满足了目前室内高精度定位需求.     

基于多标度层次分析法的无人机避让策略构建

针对未来同一片空域内由于多种航空器共同执行任务而可能出现的飞行安全问题,通过研究各种可能出现碰撞的情景,构建了大型无人机在混合空域中最优避让方案评价指标体系,通过分析不同标度法的优缺点,提出一种多标度层次分析法的混合空域策略。首先,以大型无人机为研究对象建立混合空域模型,将混合空域中出现与本机发生冲突可能性的各种飞鸟或航空器进行分类,并考虑碰撞风险等级及目标执行任务等级因素。其次,采用多标度层次分析法求得不同情况下各类避让目标的权值,经过一致性判定;进一步引入隶属度函数,通过分析已获得的权值,对最终结果进行进一步的权重修正。最后,对大型无人机在空域中飞行可能遇到的空域环境进行分析,以验证无人机避让决策方案是否行之有效。结果表明,确定的基于多标度层次分析法可以满足无人机在面对复杂空域环境时避让策略方案的确立,并且具有动态效果,满足无人机实时构建和调整避让策略需要。研究结果可为实现大型无人机在混合空域中的安全飞行提供新的思路。     

城市低空空域可用空间识别与容量评估——以北京市为例

低空空域是国家重要的战略性资源,中国低空空域逐步放开加速了通用航空产业的发展,也激发了对低空空域容量评估的高度关注.首先对城市低空空域容量评估的关键问题进行了梳理,分别从可用空间识别、结构特征、无人机碰撞风险3个角度进行城市低空空域容量判定的约束分析;接着以无人机为主要对象,综合使用地理围栏技术与冲突检测与解决模型对北京市主城区低空空域容量进行了模拟.评估结果表明:①地理围栏技术具有城市低空空域容量评估的有效性,禁止飞出(keep-in)和禁止飞入(keep-out)两种地理围栏模拟结果在飞行高度h≤40 m时,空域可用空间比例随着飞行高度增加持续增加;h≥40 m时,空域可用空间比例随着飞行高度增长幅度明显减小.②北京市低空空域可用空间总量受到低空障碍物间隔标准与飞行高度的共同影响,随飞行高度增加而增加.城市低空空域可用空间沿城市交通干线分布,由中心向外围呈现圈层式分布,且主城区东南部和西北部的低空空域可用空间最大.③城市低空空域容量评估反映出空域更具有空间连续性表征,但需要借助地理要素的非均衡性充分反映.可见通过引入地理学的方法与技术,不仅增加了低空空域容量评估的精度与广度,也拓展了地理学研究空间从传统的陆域研究向空域延伸,对有效统筹地理条件与空域开发的资源价值、揭示空域形态特征,以及改善宏观的低空空域资源利用与管理具有重要意义.     

人工影响天气空域请令系统设计与实现

 玉溪市“人影空域请令系统”（以下简称“系统”）,率先在云南省各地（州）级气象部门实现了人工影响天气的空域申请批复的自动化和系统化.系统是根据玉溪市人影作业的需要,依托气象业务通信网络,自主研发而成.系统采用C/S结构,在Windows平台下,模块化程序设计,以VB为编程语言.系统不仅可以完成实时人影作业的空域申请和批复,还能对作业信息进行实时监控、实时传输作业信息、下达预警信息及作业记录管理等其它功能的综合人影空域请令系统.作业资料采取数据库双备份,作业过程指令以语音提醒和列表显示2种方式,实现了作业资料的实时更新和入库管理,确保人影作业的安全.     

基于监视数据修正的航空器飞行轨迹推算模型

飞行轨迹推算是空中交通流量管理的一个重要研究内容。在传统飞行轨迹推算方法基础上,针对航空器飞行路径的不确定性,构造了基于监视数据动态修正的航空器飞行轨迹推算模型。该模型综合航空器飞行性能和飞行计划、实时监视信息对航空器飞行轨迹、姿态进行推算。利用真实飞行轨迹进行验证,结果表明:本文模型推算的位置、高度信息更接近实际轨迹,并且符合实际飞行原则和空域使用规则,具有一定的参考价值和实用性。     

基于弹道下降方式的无人机风险评估与航路规划

针对无人机系统失效后对地面人员及财产安全的威胁,提出了一种基于弹道下降方式下的无人机风险评估及航路规划方法。分析了无人机失效后的下降特点及规律,采用栅格法划分空域环境,以地面不同属性构建低空空域环境风险评估模型。结合无人机飞行的风险值、路径长度和空域情况,建立了多目标、多约束的无人机飞行航路规划模型。利用改进蚁群算法进行求解：优化转移概率,避免蚂蚁陷入死区间和减少盲目搜索;对信息素的更新进行改进,调整自适应系数增强最优路径的信息素浓度,提高算法收敛速度与稳定性。相比传统蚁群算法的路径规划,运行时间缩短6.7%、最优路径风险值降低41.45%、整体性能提高18.0%。仿真结果表明：本文模型及改进算法可以在提高路径安全性的前提下,缩短规划路径生成时间且保障运行的经济性。     

终端区进离场航线网络3D优化方法

为提高终端空域飞行航线设计的安全经济性与自动化水平,对航线网络3D优化问题进行了研究。针对独立航线的优化问题,采用蚁群算法优化水平方向安全经济性航线;根据终端空域航线垂直剖面数据,提出一种基于核密度估计的3D航线垂直剖面优化方法。分析得到进离场航线网络优化次序原则,逐步优化各航线,最终实现航线网络的总体优化。通过西安/咸阳机场终端区的算例分析,表明该优化方法在保证航线安全经济性同时,运行效率有很大提高。     

基于数据包络分析法的空域系统运行效率评估

空域系统运行效率是衡量空域系统总体运行状况的重要指标。为最大限度地提高空域资源的利用效率和服务能力,对空域系统运行效率的评估进行了研究。首先,分析了空域系统运行效率的影响因素,结合实际运行情况建立了空域系统运行效率评估指标体系。然后,利用数据包络分析法(DEA),建立了空域系统运行效率定量评估模型,并首次提出指标总冗余率和总亏空率,分析了各指标对效率的影响程度。最后,通过实例分析验证模型的可行性。     

进场航空器最优排序模型

在终端管制区,为进场航空器排序的基本原则是“先来先服务”。但由于进场航空器之间的尾流影响、机型的差异和最后进近速度的不同,为了达到效率的最大化,必须对按照每架航空器的预计到达时间（ETA）先后顺序给出的初始排序方案进行调整,从而达到缩短队长和降低平均延误的目的。     

Dynamic Air Route Open-Close Problem for Airspace Management

Dynamic airspace management plans and assigns airspace resources to airspace users on de- mand to increase airspace capacity. Although many studies of air traffic flow management (ATFM) have sought to optimally allocate air traffic to get the best use of given airspace resources, few studies have fo- cused on how to build an efficient air traffic network or how to adjust the current network in real time. This paper presents an integer program model named the dynamic air route open-close problem (DROP). DROP has a cost-based objective function which takes into account constraints such as the shortest occupancy time of routes, which are not considered in ATFM models. The aim of DROP is to determine which routes will be opened to a certain user during a given time period. Simulation results show that DROP can facilitate utilization of air routes. DROP, a simplified version of an air traffic network constructing problem, is the first step towards realizing dynamic airspace management. The combination of ATFM and DROP can facilitate decisions toward more reasonable, efficient use of limited airspace resources.     

栅格数据的交叉计算方法研究与应用

在GIS系统应用中,海量栅格数据的存储与计算已经普遍的存在于很多系统中。对于多个栅格数据的交叉计算,在应用中是一种非常普通的需求。对多个栅格数据的交叉计算,往往涉及到海量数据的多次分析处理,计算性能是个核心的技术瓶颈。本文提出了一种对栅格数据的交叉计算方法,首先对GIS系统中两个或多个栅格数据进行分块处理,获得满足要求的栅格数据的栅格块;然后运用四叉树的思想,对栅格数据的栅格块建立四叉树结构,对四叉树结构中的叶子节点进行赋值;然后读取赋值来确定满足交叉计算的计算条件的栅格块,只对确实满足交叉计算条件的区域数据进行计算。大大提高了栅格数据交叉计算的效率。