一种改进的航路动态容量计算模型

在分析原有航路容量模型的基础之上，将航路容量划分为航路起始点的过点容量和航路本身的固定容量两部分，建立新的最大容量模型，使航路长度成为容量的影响因素之一.同时，引入实时天气状况和空域活动等动态因素的影响系数建立航路动态容量模型，增强了航路最大容量模型的实用性.     

管道航路激活费用问题优化研究

管道航路能够提高现有空域容量、增加空域的使用效率。但开启和运行该航路比常规航路需要更高的成本。本文根据交通流量需求情况,在航班等待费用和航路运行费用下寻找最合适的激活时刻。建立了最小费用下的管道航路激活问题的数学优化模型,给出了相应算法及步骤,并进行了Matlab仿真计算。仿真结果表明了模型和算法的有效性。     

基于交叉航路影响的航路容量模型研究

航路容量的影响因素复杂、交错,现有航路容量模型为了简化复杂度,考虑的影响因素比较单一,和实际情况距离较远,实用性较低.在分析现有航路容量模型并总结其特点的基础上,研究主航路与交叉航路交通流的相互关系,分析各交通流对航路容量的影响机理,建立考虑交叉航路影响的航路容量模型;通过A593航路进行实例计算,对该模型进行了应用性分析.     

主干航路网络规划方法

为了提高全国民航可用空域的利用率和运行效能,针对民航运输的特点,通过建立城市民航运输综合实力评价指标体系和阻抗函数对引力模型进行改进。应用改进的引力模型构建我国主干航路网络系统,并根据我国的城市地理分布对航路网结构进行优化调整。最后通过与现行网络的性能指标对比,证明利用改进引力模型构建和优化的航路网方案的网络安全性、网络总长度、航路利用率、网络连接度等指标都明显优于现行网络。     

基于改进引力模型的主干航路网络规划方法

为了提高全国民航可用空域的利用率和运行效能,针对民航运输的特点,通过建立城市民航运输综合实力评价指标体系和阻抗函数对引力模型进行改进。应用改进的引力模型构建我国主干航路网络系统,并根据我国的城市地理分布对航路网结构进行优化调整。最后通过与现行网络的性能指标对比,证明利用改进引力模型构建和优化的航路网方案的网络安全性、网络总长度、航路利用率、网络连接度等指标都明显优于现行网络。     

区域航路网络容量评估模型

针对区域航路网络容量评估方法单一、主观性强等问题,提出基于有向图理论的动态容量评估模型。充分提取航路网络特征,将多源、汇点复杂航路网络抽象成单源、汇点标准航路网络。引入航路阻抗公式,将管制员因素融入客观容量评估中,并利用Ford-Fulkerson算法求解航路网络容量及关键路径。最后以某飞行情报区为例,分析了航路网络的容量特征,得出其关键路径集的瓶颈容量为354.4sor/h。仿真结果证明了该模型的有效性和准确性。     

基于容量的交叉航路高度层指派模型辋

探讨航路交叉点处的最优高度层配备条件,根据航卒器在航路上运行的成本指数,建立基于航路容量的0-1整数规划模型。模型在保证卒中交通安全的基础上实现成本的最小化．通过LINGO求解,验证模型的可行性。     

六自由度弹道仿真航路规划评价方法

针对飞行器航路规划评价方法单一、缺乏合理性与动态特性验证等问题,提出了基于六自由度弹道仿真的航路规划评价方法.分析了影响航路评价的几种因素,并建立起基于Simulink的六自由度弹道模型.将已规划航路输入六自由度弹道模型中,通过仿真得到飞行器沿航路飞行时的各飞行参数实际响应,从动态角度分析已规划航路的合理性,以更加接近真实情况的仿真手段实现对规划效果的全面评价.仿真结果表明,该评价方法可以实现对规划航路动态特性的验证.     

基于细菌觅食算法的避碰航路优化研究

提出一种基于细菌觅食算法的避碰航路优化算法.该算法优化避碰参数包括避让转向时机、安全避让角度、复航时间和复航角度,细菌状态空间对应解空间.利用最近会遇距离和到达最近会遇点的时间,迭代计算趋化、繁殖和迁移算子,从而获得最优解.通过模拟仿真对遇、追越和交叉3种会遇态势,该算法可有效优化避碰航路,给出最优的避碰参数.该算法可为船舶避碰决策提供新的方法和思路.     

华东地区管型航路鲁棒动态激活关闭方法

管型航路是一种能容纳高密度交通流的新型空域结构,契合于我国华东地区空域繁忙,并且航空运输量持续高速增长的特点。提出了一种管型航路鲁棒动态激活关闭方法,建立离散时间动态系统,构建管型航路动态激活/关闭的多目标优化模型,并进行鲁棒优化,使动态激活关闭方案具有更高的适应度。以华东地区B221航路构建管型航路为例进行动态激活/关闭研究,结果表明,确定性优化方案和鲁棒优化方案相比固定方案而言,可使用50%的开启时长,服务63.03%和64.98%的航班,并且,使用效率提升16.67%和17.44%。     

防空火力压制任务中反辐射无人机搜索航路优选

反辐射无人机在执行对敌防空火力压制任务时典型的搜索航路有跑道形和"8"字形2种。建立"视场覆盖率"这一指标来衡量两典型搜索航路对目标雷达的压制效果,实现对这两典型搜索航路的优选。为此,首先通过建立数学模型的方法分别求得两种搜索航路的视场覆盖率,然后分别分析了无人机转弯半径、航路规划空间直线长度对两搜索航路视场覆盖率的影响,最后综合考虑了无人机导引头水平机械视场周期扫描对两搜索航路视场覆盖率理论计算值的影响。计算结果表明:在航路规划空间大小、无人机转弯半径一定的情况下,两典型搜索航路的视场覆盖率均低于50%,但"8"字形搜索航路视场覆盖率明显高于跑道形搜索航路,对目标雷达的压制效果更好。     

基于交叉点复杂度的空域通行能力优化方法

为解决空域拥挤导致通行能力下降的问题,提出了一种考虑交叉点复杂度的通行能力优化方法。首先,分析了实际民航运行中存在的痛点和难点,以及以往有关通行能力的研究缺少交叉点建模、管制员负荷测量困难和求解时间复杂度高的缺陷;第二,从高度层、交叉点和航班运行三个方面提出了空域的数学抽象方法,并根据节点的交叉数对空域的数学模型进行简化,剔除了没有交叉的导航台点,降低了空中交通网络抽象后节点矩阵稀疏的问题;第三,分析了交叉点对于通行能力的影响主要在于流量和交叉数两个方面,以这两个方面建立了交叉点的费用函数;第四,以延误最小为目标,以流量平衡、扇区和航路容量、流控容量和非负整数作为约束,建立了通行能力优化模型;第五,分析并指出存在负容差的空中交通网络更容易发生延误,并根据网络延误的特性提出了一种考虑延误反向传播的迭代算法。最后,以华北地区空域为例,从不同流控等级下的延误时间、受影响的航班数和算法计算时间三方面进行仿真。结果表明,模型和算法平均能降低33.58%的延误,且通过合理地分配改航、调时和调减最大程度减少延误。     

北京终端区扇区容量评估及优化

构建了一种基于管制员工作负荷终端区扇区优化模型。首先通过测量各时段终端区域内飞机平均数、陆空通话以及进程单填写等情况,对终端区管制员的工作负荷进行了量化,进行了基于管制员工作负荷的扇区容量评估。然后根据空域中航路点的分布,建立了Voronoi图,以蚁群算法应用到单元搜索,对空域中的Voronoi多边形进行了优化组合,并使其满足空域划分的基本原则,从而得到优化后的扇区图。最后通过北京终端区空域容量评估和扇区优化的计算结果,对该扇区优化方法进行了验证。     

基于增维细胞传输模型的区域管制空域容量评估

经过多年深耕挖潜,目前国内机场容量的瓶颈已逐渐转移至终端区之外的区域管制空域。细胞传输模型(CTM)适用于中观交通流仿真,可描述较为宏观的问题。本文基于区域航路网络拓扑结构,将区域管制空域(简称“区域”)的交通流分为通过流与进入流,采用CTM建立区域增维模型,以区域容量作为目标函数构建MILP模型,利用遗传算法求解,通过TAAM仿真验证模型的准确性。     

无人机航路规划问题初步研究

本文通过对无人机航路规划的研究,概括和总结了无人机航路规划问题的几个重要方面,构建了航路规划的基本框架。文章重点介绍了航路规划的约束条件、威胁模型的建立以及航路规划的算法,并对今后无人机航路规划的发展提出了展望。     

基于双层优化模型的航路交叉角度设计

航路交叉角度是影响交叉点运行安全和效率的重要因素。针对多条航路交叉于一点的航路交叉结构,同时考虑多个高度层的运行以及航空器速度的变化,依据悲观决策原则,建立了航路交叉角度设计的双层优化模型。根据下层规划特点,证明了下层规划的最优解在速度区间的边界处取得,设计遗传算法求解上层规划。最后,根据实际运行中的航空器速度区间和航空器类型比例,设计3条航路交叉的算例验证模型方法的可行性和有效性,并分析了航路流量比例和速度区间对最优交叉角度的影响。     

基于分层策略的多无人机最优协同航路规划

基于分层策略将多无人机协同航路规划分为航路规划层、协同控制层和航迹控制层进行研究。航路规划层采用基于K均值和遗传算法的航路规划方法,为每架无人机提供多条备选航路;针对传统协同控制算法在求解协同变量出现无解的情况,设计了新的协同变量求解步骤;航迹控制层基于无人机六自由度模型和协同变量建立了终端时间固定的最优航迹控制模型,并采用勒让德伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题,并利用CFSQP对模型进行了求解,实现了对无人机航迹控制变量和姿态的规划。仿真结果表明,利用该方法得到的无人机协同航路具有较高的可操作性,且计算量较小,效率较高,得到的无人机控制指令平滑,易于操控。     

基于空间分解网络的无人机航路规划

设计了一种无人机航路规划方法,首先通过作战任务想定构造Voronoi图,利用空间分解网络和Rosenthal算法确定初始航路,然后进行样条插值对初始航路光顺修正,最终得到一条可飞航路。仿真计算表明该方法简单、有效。     

飞行受限区对扇区动态容量的影响

为了合理利用空域资源,提高空中交通运行效率与安全,对空域扇区的动态容量进行了研究。根据空域的三维结构对飞行受限区进行定义,并以飞行受限区对扇区结构的覆盖情况为基础,建立了飞行受限区对扇区动态容量影响模型。以西安02号扇区空域结构为例进行仿真分析,分析结果表明:改航点到航路距离越远,扇区动态容量越小;管制员经验越少,扇区动态容量越小;改航后的航空器间隔越大,扇区动态容量越小。     

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.