基于GeoSOT网格的空域栅格化表征方法

针对利用经纬度坐标表征空域的不足,提出了基于GeoSOT网格的空域栅格化表征方法.首先,分析了空域的栅格化表征具有简洁高效、便于协调通报的相对优势,并对美军典型的网格系统进行剖析;其次,结合飞行基本规则、飞行间隔规定,设计了面向空域表征的网格参考系统的剖分方案和编码结构;最后,根据网格最少和精度对应原则给出点状、线状、区状空域的详细栅格化表征流程,并在网格平台进行空域表征场景示例应用分析,为空域表征提供了一种新的技术手段与实践思路.     

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。     

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。     

森林火灾多机型救援三维航迹规划

为解决通用航空森林火灾救援时机群调度存在的航迹优化问题,提出一种针对多机型的自适应三维改进A^*航迹优化算法。目前常用的传统A^*算法存在搜索节点多、计算速度慢和受限于二维空间等缺点,综合考虑不同救援航空器实际飞行时的性能限制,从三维空间上改进搜索节点;提出考虑救援成本的代价函数,同时采用自适应方法动态调整权重。仿真结果表明,该算法能有效减少航迹规划时间和航迹长度,加快搜寻救援方案的生成速度,有效提高救援机群调度效率,更符合通用航空器实际林火救援飞行。研究成果可为提高通航森林火灾救援效率提供理论依据,具有一定的参考意义。     

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.     

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.     

基于元胞自动机的以火灭火动态建模方法

以火灭火是控制森林火灾蔓延的重要手段之一。然而，现有以火灭火大多依赖专家经验，鲜有定量化分析的相关研究。该文构建了一种用于以火灭火建模分析的定量化火灾蔓延预测模型。该模型采取元胞自动机算法将林火动态蔓延过程定义为网格动力学问题，实现对复杂环境中森林火灾时空动态演化的定量化建模。该模型提出了一种用于以火灭火的网格状态触发机制，将反向点火行为定义为含特定时间触发约束的因素，进而实现对不同时空条件下人为点火因素的定量化模拟分析。为了验证模型的有效性，以2022年8月重庆市北碚区森林火灾为研究案例，分析了不同条件下实施以火灭火策略的效果。实验结果表明：所提出的定量化分析模型能够为森林灭火队伍制订以火灭火策略提供科学辅助，有助于提升森林火灾应急管理的现代化水平。     

流量拥堵空域内一种基于Q-Learning算法的改航路径规划

目前,空中流量激增导致空域资源紧张的问题越发凸显,为了缓解这一现状,将基于流量管理层面对航空器进行改航路径的研究。首先采用栅格化的方式对空域环境进行离散化处理,根据航路点流量的拥挤程度把空域划分为三种不同类型的栅格区域。其次通过改进强化学习中马尔科夫决策过程的奖励函数对其进行建模,并基于 策略运用Q-Learning算法对该模型进行迭代求解,对相应的参数取值进行探究比较以提高结果的可适用性。最后经过仿真运行,计算出不同参数赋值下的最优路径及相应的性能指标。研究结果表明：应用该模型和算法可以针对某一时段内的流量拥堵空域搜索出合适的改航路径,使飞机避开流量拥挤的航路点,缩短空中延误时间,有效改善空域拥堵的现况。     

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。     

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.     

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。     

基于Delauany三角形的分时段区域管制扇区划分

根据空域和流量状况划分扇区是提高空域容量、改善空域拥挤和减小管制员工作负荷的有效手段。航班数量的不断增加,使得管制员的工作负荷也随之加大,为降低管制员的工作负荷需要研究扇区动态划分。首先对高空区域管制扇区内各航路点一段时期的每天相同时段的飞行流量进行分析,以航路点建立Delauany三角形,按照各时段飞行流量的不同对Delauany三角形进行加权,随后通过聚类分析生成了加权的Voronoi图,然后采用改进的哈夫曼编码理论对扇区进行了合并给出划分方案。最后结合厦门管制扇区数据进行算例分析验证了所提出方法的可行性。     

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.     

Dynamic Air-Route Adjustments——Model,Algorithm,and Sensitivity Analysis

Dynamic airspace management (DAM) is an important approach to extend limited air space resources by using them more efficiently and flexibly.This paper analyzes the use of the dynamic air-route adjustment (DARA) method as a core procedure in DAM systems.DARA method makes dynamic decisions on when and how to adjust the current air-route network with the minimum cost.This model differs from the air traffic flow management (ATFM) problem because it considers dynamic opening and closing of air-route segments instead of only arranging flights on a given air traffic network and it takes into account several new constraints,such as the shortest opening time constraint.The DARA problem is solved using a two-step heuristic algorithm.The sensitivities of important coefficients in the model are analyzed to determine proper values for these coefficients.The computational results based on practical data from the Beijing ATC region show that the two-step heuristic algorithm gives as good results as the CPLEX in less or equal time in most cases.     

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。     

下一代IP协议IPv6

IPv6是下一代的IP协议，它解决了IPv4存在的许多问题，尤其是地址紧张的问题，文章主要介绍IPv6的结构及地址空间，并论述IPv4向IPv6过渡的几种方案。