飞机滑行路径仿真与优化研究

可变滑行时间是评估机场场面交通流特性的重要指标,影响机场运行效率、旅客满意度以及污染排放问题。针对国内某大型枢纽机场,根据元胞自动机原理和交通流拥塞规律,将机场滑行区域视作由节点和链路构成的网络拓扑,以滑行规则和飞机之间的冲突作为约束条件。构建飞机离场交通流的模型,使用蒙特卡洛算法得出最优滑行路径,结合航班数据进行仿真分析。研究结果表明,该模型减少了离港飞机的滑行等待时间,滑行效率提高了9.8%,充分调度和合理分配了机场地面资源。     

基于组合赋权-TOPSIS模型的机场运行效率评价

为提高机场运行效率评价结果的科学性和全面性，提出了一种基于组合赋权-TOPSIS(technique for order performance by similarity to ideal solution)模型的机场运行效率评价方法。从机位运行效率、旅客登机效率、飞机滑行效率和协同效率4个维度出发，构建了由航班靠桥率、廊桥周转率、机位变更比例等11个指标组成的机场运行效率评价体系；利用G1法、熵权法分别计算评价指标主观和客观权重，以最小化主客观加权属性偏离程度为目标计算组合权重；使用TOPSIS计算待评价机场综合评价指数。利用该模型分析国内3类共8家机场的运行效率，可以得到各评价对象的运行效率等级和综合排名。结果表明：该模型能够有效探明影响机场运行效率的主要因素，具有一定的参考价值。     

城市路网系统大气污染物排放量计算方法

为解决城市复杂路网系统特定时期各路段机动车大气污染物排放量的精确计算问题,提出一种新的机动车污染物排放量计算方法.首先构建路网拓扑模型;其次利用复杂管网液体流动模拟路网机动车流动行为,根据流动规律构建机动车流计算模型,并给出其求解算法-邻域自适应差分进化(NADE,neighborhood adaptive differential evolution)算法;然后结合排放因子计算机动车污染物排放量,并揭示其排放特征;最后以大西安主城区路网为例对该方法进行实例验证.结果表明:该方法计算结果贴近各路段污染物实际排放情况,通用性强,适用于复杂路网机动车流量和污染物排放量的动态测算.     

基于着色时间Petri网的航班保障服务建模方法

航班地面保障过程的定量描述以及保障服务时间的准确估计是提升机场保障服务效率的关键。通过分析航班地面保障服务实际作业流程,提出了一种基于着色时间Petri网的航班地面保障服务定量描述模型。该模型将保障服务分为作业、状态、资源3部分,利用着色时间Petri网基本元素描述保障作业、作业逻辑关系、服务状态及其与保障作业的关系,根据该模型设计了一种基于蒙特卡罗仿真的保障服务时间估算方法。利用国内某大型枢纽机场实际航班保障服务时间数据与本文提出的方法估计保障时间数据估算误差进行分析验证,表明本文提出方法对航班地面保障服务时间估计的可行性和有效性。     

基于模拟退火算法的空气污染危害指数及其应用

在设定各项污染物危害浓度参照值基础上,得出了一个基于模拟退火算法（SA）优化的适用于多种空气污染物的空气质量评价的污染危害普适指数公式.该公式应用于大量实例的分析评价结果与其他多种评价方法评价结果比较表明：该公式不受污染物种类和数目多少的限制,计算简便,具有可比性、通用性和实用性,评价结果与实际符合较好.     

基于深度神经网络的航班保障时间预测研究

航班地面保障时间预测是提高机场运行保障效率和决策能力的关键问题之一。考虑到服务流程的复杂性和特殊性,建立了航班地面保障资源到位时间的高斯概率模型,提出了一种基于深度神经网络的航班地面保障时间预测模型,并根据保障数据规律性变化调节模型参数,减小不确定性因素产生的泛化误差。研究结果表明,单航班预测结果的平均绝对误差比多航班小4.479 min,模型评价分数达到了94.608,且预测精度比传统BP神经网络和贝叶斯网络方法高3%~5%。     

机动车排放NO_x扩散数值模拟及影响因素关联性

为研究大气风速、环境温度、尾气排热、地面热辐射及车辆拖动效应各因素对机动车排放污染物扩散的影响特性,建立实际大气条件下的机动车排放污染物NOx扩散的CFD仿真模型,进行三维非定常湍流流动的数值模拟,结合大气条件下的气象因素及NOx扩散浓度测试结果,得到各因素影响条件下的NOx扩散特性。结果表明,数值模拟结果与实测结果有较好的符合;在排放源高度以上范围,NOx的体积浓度随垂直高度增加呈现近似指数规律的衰减特征。大气风速增加,使NOx易于向风向下游扩散;环境温度、尾气温度、地面辐射温度增高及车辆运动速度提高使机动车排放污染物易于向上空扩散。应用灰色关联理论,分析了各影响因素之间的关联性,确定相应的关联序为大气风速>车辆运动速度>地表温度>大气环境温度>尾气温度。为研究大气污染物迁移扩散特性及污染物扩散理论模型系数的进一步修正提供理论依据。     

西气东输走廊"资源-经济-环境"集成发展系统仿真研究

以西气东输管线气站为节点,建立了地下开发资源、地面拉动经济、空中减轻污染三个空间层次的集成仿真系统。仿真系统由流动模型、消费模型、环境模型和经济模型四部分组成。其中,流动模型是基础,它通过地下渗流模拟、地面管线流动模拟、空中污染物传质扩散模拟进行流量分析,再经过消费模型和环境模型,可得到污染物排放程度及空间分布。经济模型计算了由开发效益、环境效益和社会效益组合而成的综合经济效益,实现了西气东输走廊的资源、经济、环境的有机集成。最后,本文以西气东输终点的长江三角洲为例进行了计算,得出西气东输在资源、环境与经济上可取得的良好效果。     

Gate-to-Gate模式下航班到达的综合调度

Gate-to-Gate是空中交通管理的未来趋势之一,研究了Gate-to-Gate模式下的航班到达问题,对航班到达的空中降落与地面滑行进行综合调度,建立了地空综合调度的简化数学模型,实现了航班到达从区调阶段到航站楼的关键点路径规划和时间安排,并对北京终端区及首都机场地面滑行过程进行了算例分析。针对实际应用规模大、求解时间长的问题,利用模型的特殊性制定了先松弛后固定分支求解的两步法求解算法,实现了在5分钟内能求得相对误差小于5.3%的近优解。     

基于集划分的精确算法求解机场接送车辆调度问题

通过对免费接送机场服务的进一步研究, 本文为基于租赁车辆模式的票务企业提出了用于求解发车次数与顾客满意度均衡模型的基于集划分的精确算法. 在该算法的设计过程中, 综合考虑了机场接送服务中顾客对接送时间窗, 到达机场时间窗以及绕行限制的要求. 最后通过一系列实例的计算分析, 验证了该算法用于求解免费接送机场服务车辆调度问题的有效性和适用性.     

基于区域控制的航空器滑行轨迹优化模型

针对现有模型解决航空器滑行轨迹优化时冲突约束能力不足问题,提出了一种新的混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型。利用区域划分和区域公共节点网络构建层次化滑行道结构模型,提高了滑行道建模精度,并在此基础上应用区域控制规则实现对滑行道的无冲突占用。同时,基于滚动时域策略对复杂的滑行轨迹优化问题分阶段求解,提高了滑行规划模块的灵活性和求解速度。实验结果表明,利用该模型能够有效回避滑行冲突,降低平均滑行时间和距离,提高场面运行效率。     

一类地面等待问题的离散时间系统求解方法

近年来，航空业迅速发展，空中交通拥挤现象凸现。地面等待是缓解这类现象的有效措施和方法。针对一类目标机场容量随机的单机场地面等待问题，本文给出了问题的具体描述，建立了相应的离散事件系统模型，并在此基础上设计了求解模型的遗传算法，分析了模型的复杂度和相关参数的特性，最后对算法进行了仿真验证。结果表明，本文的离散事件系统模型及相应算法设计合理，可有效缩减总的消耗费用。相对普通的整数规划模型，本文的离散事件系统模型能够给出具体的航班到场时刻和地面等待时间长度，有效消除了“时间碎片”引起的累积误差。     

机场三维态势呈现中IMMKF平滑ADS-B数据

针对基于广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast, ADS-B)数据进行机场三维态势呈现的应用,研究了在态势显示的第一步,ADS-B数据精度不高、不平滑问题,预处理后数据可以用于后续插值生成高帧率的航迹数据。交互式多模型卡尔曼滤波(interacting multiple model Kalman filter, IMMKF)算法可以较好地解决机场场面运动目标ADS-B轨迹数据的实时平滑问题。首先,根据飞机的真实运动情况建立了飞机的匀加速运动、匀速转弯运动及匀速运动模型,然后利用卡尔曼滤波Singer模型与IMM相结合的IMMKF算法对场面飞机的ADS-B轨迹进行了跟踪滤波,达到目标轨迹光滑的效果。实验结果表明,与多种经典的滤波方法相比, IMMKF方法在保证了光滑性的情况下跟踪失败概率低,可实时计算,精度能满足要求。     

基于可拓多层次状态分类的终端区利用率评价

建立了空间、时间、容量3个维度多层次机场终端区利用率评价指标体系,采用可拓层次分析法与状态分类评价法相结合的综合评价方法,对终端区评价日利用率等级进行评判。该方法实现了定性与定量方法的有效结合,能准确、全面评价机场终端区的利用率等级,对促进空域充分合理使用及提高空域管理水平具有重要指导意义。以杭州机场终端区为例,确定了单跑道机场利用率的阈值分布,结果表明该终端区利用率等级为良,实例验证了该方法的可行性。     

过站航班地面保障运行效能评估

过站航班地面保障运行效能评估是提高机场和航空公司运行效率和决策能力的关键问题之一。考虑到过程的复杂性和特殊性,建立了过站航班地面保障运行指标体系,结合熵权法设计了时变协同熵权法。根据运行指标体系的分层结果,提出了一种过站航班地面保障运行效能动态评估方法。使用国内某枢纽机场实际运行数据验证分析,针对某航班保障过程的关键节点实现客观实时评估。通过与熵权法和经典方法的对比实验,表明综合评估结果更能反映过站航班地面保障实际运行情况。     

基于多Agent的航空器拖曳规则优化配置方法研究

为研究航空器拖曳规则对于机场靠桥率和航班正常性的作用并优化,提出了基于场面供需平衡的拖曳规则配置方法.通过构建基于场面运行的多gent离散仿真模型,提高了机场靠桥率和航班正常性的协同优化效果,以北京大兴国际机场为例进行实例验证.结果 表明:基于场面供需平衡的拖曳规则配置方法可以显著提升机场靠桥率和航班正常性,可以为机场...     

综合数字控制技术在飞机环境控制系统的应用

提出了一套新的综合数字控制硬件和软件解决方案应用于飞机环境控制系统中,以某先进战斗机环境控制系统为例先后进行了计算机仿真设计和原理性验证试验。结果表明,采用模糊控制方法的综合数字控制系统改善了原PID控制系统的性能,具有响应快、稳态精度高等特点,达到了飞机功能子系统的总体设计要求。