单跑道着陆容量改进模型

跑道容量是航空运输的瓶颈,尾流间隔、进近速度、公共进近航段、机型比率构成跑道容量的关键参数。考虑到实际管制程序实施的可行性,将飞机跑道脱离时间作为跑道着陆容量研究的关键参数。分别对飞机实际间隔和对跑道占用时间进行正态分布分析,根据可接受的安全水平下,加上缓冲余度,对雷达管制下单跑道着陆容量模型进行调整完善。     

星基-仪表着陆系统组合进场策略研究

为适应未来空中交通流量持续快速增长的需求,提高空管运行安全水平,提出一种将星基着陆系统GLS(global navigation satellite system landing system)和仪表着陆系统ILS(instrument landing system)两种进近程序融合使用的新方法,为着陆系统创造一个更经济和精密的进场体制。通过数学建模,将GLS进近数据和ILS进近数据等效在同一个直角坐标系中,仿真计算飞机进近航迹;并求出两种导航源分别与标准航迹的对比误差。仿真和实际验证试飞数据表明,基于GILS(GNSS landing system and instrument landing system)进近体制的组合进场策略可明显提高飞机进近过程导航精度和完好性水平,并提高进近速度,提高进近安全水平。现称该组合进场策略为GILS进场策略。     

GILS组合进场策略研究

为适应未来空中交通流量持续快速增长的需求,提高空管运行安全水平,本文提出一种将星基着陆系统GLS（Global Navigation Satellite System Landing System）和仪表着陆系统ILS（Instrument Landing System）两种进近程序融合使用的新方法,为着陆系统创造一个更经济和精密的进场体制。通过数学建模,将GLS进近数据和ILS进近数据等效在同一个直角坐标系中,仿真计算飞机进近航迹,并求出两种导航源分别与标准航迹的对比误差。仿真和实际验证试飞数据表明,基于GILS（GNSS Landing System and Instrument Landing System）进近体制的组合进场策略可明显提高飞机进近过程导航精度和完好性水平,并提高进近速度,提高进近安全水平。本文称该组合进场策略为GILS进场策略。     

机场跑道最大容量评估模型的研究

作者研究了一种评估机场跑道最大容量的模型,该模型基于概率统计的方法,可分别计算跑道降落、起飞、降落/起飞的容量.在设计中引入了跑道使用的优先权系数,并且考虑了最后进近距离、尾流间隔、位置偏差等因素的影响.在计算两落地飞机最小间隔时介绍了时间空间法和逆推法.并以双流机场为例进行了计算机仿真的研究,证明了所研究模型具有较高的可信度.     

基于统计分布的近距平行跑道配对进近纵向碰撞风险评估

对近距平行跑道实行配对进近有助于缓解空中交通拥堵现状,增加机场终端区空域容量.为更准确地评估配对飞机的纵向碰撞风险,考虑配对进近过程,将其分为5个阶段.研究飞机进近纵向定位误差的统计分布,通过分析广播式自动相关监视数据得到拟合效果最佳的无界约翰逊分布.综合考虑前机偏航和尾流的影响,计算各阶段配对飞机的纵向间隔,建立配对进近纵向碰撞风险评估模型.为检验模型的有效性,利用MATLAB进行算例仿真.计算结果表明,配对飞机纵向碰撞风险在前机飞越其跑道入口时达到最大值7.87×10-14,该模型可以将配对进近全程的纵向碰撞风险控制在安全目标水平之内.     

基于ADS-B的飞行安全间隔方法研究

本文主要讨论了航路飞行过程中飞机间的间隔问题。广播式自动相关监视(ADS-B)由于其优良的监视性能和低廉的成本,成为了新一代航行系统的重要组成部分。本文对ADS-B技术的性能及应用进行了阐述,基于Reich模型得出了实施ADS-B情况下两机碰撞概率的计算结果,结论符合国际民航组织的飞行安全指标,为进一步研究基于ADS-B的飞行安全间隔提供了一种有效方法。     

基于融合系统方法的飞机复杂系统安全性分析

面对日益复杂的飞机系统,传统的安全性分析方法对复杂系统间的不安全交互行为和危险源的识别能力不足。为有效评价持续适航阶段的飞机系统安全性,提出了一种融合系统理论过程分析(STPA)和动态故障树(DFT)的改进的STPA安全性分析方法和评价模型。模型采用STPA识别出不安全控制行为和致因因素,并将其与动态故障树分析方法相融合,以事故致因理论优化致因分析方法,计算得出不安全控制行为发生概率并确定系统潜在危险的关键致因因素。以飞机起落架系统为例进行分析验证,结果表明,改进后的STPA分析方法可以准确的对系统危险进行识别和分析,为持续适航阶段的安全性分析提供支持。     

飞机尾流间隔标准中的机型分类方法

机型分类方法是尾流间隔计算的基础和依据，我国现行机型分类标准与ICAO相同,均依据飞机重量进行分类。在欧美国家提出的尾流标准重新分类（RECAT）中，依据最大起飞重量和翼展等参数对机型分类和尾流间隔标准进行了重新调整。首先介绍了现行机型分类方法、RECAT 1.5、RECAT EU机型分类方法，然后依据飞机环量计算模型，对国内43种常用机型进近着陆阶段的环量进行计算分析，提出基于环量的RECAT NEW机型分类方法。计算表明，RECAT NEW机型分类方法中，各机型分类区间平均绝对偏差和标准差均小于RECAT 1.5和RECAT EU中各分类区间的该值，可更好地满足RECAT研究需要，具有实际参考价值。     

基于UKF的ILS/GLS/INS组合导航融合方法

针对进近着陆过程中,仪表着陆系统(ILS)会受到空域以及外界环境的影响而产生导航偏差,影响进近着陆时导航的精度,而现在正在引进GLS着陆系统。本文提出一种将ILS和GLS分别与SINS相组合,利用改进的联邦无迹卡尔曼滤波,将其输出的位置之差作为量测值,再根据线性最小方差准则,提出了按照最优系数加权的方法融合局部导航数据,从而得到全局最优估值。相比于传统的联邦滤波算法,能有效的降低测量噪声,减小飞机降落时与标准航道的偏角误差,从而提高进近着陆引导的水平精度。     

程序管制下考虑高度层穿越的航路容量评估模型

针对RNP(required navigation performance)规范和程序管制手段下的航路容量评估方法进行研究,采用数学建模的方法,根据程序管制规则和RNP运行规范,建立了一种考虑高度层穿越(crossing flight level,CFL)的航路容量评估模型.量化航空器上升率和穿越间隔裕度之间的关系;确定了CFL的间接影响;考虑程序管制中同向和逆向穿越确定了CFL的直接影响;使得模型评估值更接近实际运行值.通过成都—拉萨B213航路的模拟测试和调研数据分析,评估其规划平行航路前后的容量值,验证了本文模型的准确性,且证实实施RNP后航路容量的提升.为成拉复线的开通提供了理论支撑,对评估我国西部地区的航路容量有一定的参考价值.     

基于ADS-B监视技术的飞行器纵向最小间隔研究

为解决航路飞行安全问题,提高碰撞风险检测的精确度,主要研究飞行器在平行航路飞行过程中纵向安全间隔的问题。对传统的EVENT碰撞模型进行改进,建立以椭圆柱体为碰撞模板的EVENT模型。介绍了广播式自动相关监视(ADS-B)技术的性能及应用背景,并在改进EVENT模型基础上提出基于ADS-B监视技术下各个参数的计算方法。以中航工业石家庄飞机工业有限责任公司小鹰500机型为模型算例,计算出其最小安全间隔。研究结果符合国际民航组织的飞行安全指标,可为研究基于ADS-B监视技术的风险分级提供一种有效方法。     

基于飞行计划集中处理的多航空器无冲突航迹规划

为增大空域容量,提高飞行安全,降低管制员的工作负荷,4D航迹预测与规划是国内新一代空管自动化系统中最为重要地一项核心技术。首先在预战术流量管理阶段,通过飞行计划集中处理得到的航空器飞行计划信息,将航线划分成若干航段。然后利用航空器在不同航段间的离散型模型和单个航段中运动的连续型模型建立混杂模型,通过全飞行剖面混杂模型进行航迹预测;在相对运动法中采用调整速度来规避航路交叉点冲突以实现冲突解脱。最后提出航迹规划方法并对航空器进行无冲突航迹规划。仿真算例表明：在飞行计划集中处理与混杂模型下预测的水平航迹与垂直航迹能够准确地反映航空器飞行状态变化;调速法或调整时刻能有效地规避飞行冲突,所以提出的无冲突4D航迹规划方法是切实可行的。     

基于时间-空间的进场航迹聚类分析

空中交通管制的核心任务是保证飞行安全,提高航班的运行效率。在航空器进场过程中,很多因素会导致航空器不能严格按照计划航线飞行。由于传统的航迹聚类分析没有将航空器进场飞行当作一个过程来考虑,缺乏时间信息,为了更加符合实际运行情况,本文采用时间窗、空间聚类的方法,合理地提取出了航空器在进场飞行过程中每一分钟的标准中心航迹。然后采用双调和样条插值法计算出了在整个空域内航班进场过程的航迹分布概率。实验表明,此方法快速有效,更加符合管制指挥的实际情况。     

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。     

基于马尔科夫生存模型与粒子群算法 的动态航路规划

针对未知情况下航路规划问题,采用动态规划策略保证飞机可以实时规划未来路径,并引入基于马尔科夫的生存模型来获取飞机的生存状态概率,从而评估生存代价,再综合任务、油耗、飞机机动性等作为粒子群算法的目标函数与约束条件,同时为了缓解生存与任务之间的矛盾,引入目标函数权重自适应策略.仿真实验证明,提出的动态航路规划策略是可行的,自适应权重也在一定程度上缓解了生存与任务之间的矛盾,同时将基于马尔科夫的生存模型应用于动态航路搜索中,能够更加直观地掌握每一时刻飞机的生存代价以及各状态的概率.     

滑行道安全间距不满足要求时飞机滑行风险评价

针对机场飞行区滑行道宽度及滑行道与固定物体、平行滑行道间距不满足标准要求,飞机滑行过程中存在风险的问题,分析了飞机滑行的轨迹偏差,基于极值理论和广义Pareto分布的主要原理,分析滑行道偏离的高尾数据,选取合适的阈值,建立了偏离超阈值碰撞风险模型;在此基础上,对基础数据样本选取、阈值确定以及模型参数确定进行分析,最终给出了滑行道偏差的概率分布。     

航路交叉点动态保护区的算法研究

繁忙的航路网产生大量的航路交叉点,不仅加重了空中交通管制员的工作负荷,也大大增加了冲突碰撞的可能性。为了减小交叉点处的碰撞风险,建立了交叉点保护区与飞行速度及航线角度的动态函数关系。首先,基于速度的正态分布概率理论,在给定安全目标等级条件下,求解相应的保护区大小;同时,对两机侧向间隔进行动态研究,求出保证两机距离达到最小安全间隔时的保护区大小,双重考虑取较大保护区范围。最后仿真验证了其可行性,算法可求出满意实时间隔,并保证航路安全。     

考虑路径尺度的城市轨道交通客流分配

城市轨道交通客流分配是进行轨道交通线网规划、评估和运营管理的关键技术之一。考虑有效路径之间重叠对路径选择概率的影响,在效用函数中加入路径尺度调整效用值,提出基于路径尺度的Logit客流分配方法。以北京地铁线网为例,构建乘客出行广义费用函数,搜索有效路径,清洗自动售检票系统(automatic fare collection, AFC)刷卡数据,通过MATLAB软件进行客流分配计算。结果表明:与既有模型相比,路径尺度Logit模型路径选择概率误差降低了24.32%,提高了客流分配精度。提出的路径尺度Logit模型具有较好的适用性、有效性,对于提升城市轨道交通线网科学规划水平、降低运营安全风险具有重要意义。     

极值理论在飞机操纵系统安全性评估中的应用

飞机操纵系统是影响飞行安全的关键系统。针对飞机电传操纵系统安全性评估问题,提出了一种基于极值理论的操纵系统故障后的飞行风险小概率事件评估方法。总结了用极值理论评估飞行风险小概率事件的步骤,对比了不同坐标变化下的拟合优度,验证了双负指数法是逼近Ⅰ型极值分布的最佳方法。以某型飞机滚转角速度传感器故障后的飞行安全评估为例,得到了此时驾驶员不能排除该故障的风险概率和综合飞行风险。通过与军标中规定的安全性标准相对比,表明此时飞机能够满足安全性要求,从而为评估飞机操纵系统安全性提供了一种有效方法。     

基于改进认知可靠性与失误分析方法的隧道驾驶人因可靠性分析模型

为有效预测驾驶人通过隧道时的人因失误概率，减少人为差错，提出一种基于改进认知可靠性与失误分析方法（cognitive reliability and error analysis, CREAM）的隧道驾驶人因可靠性分析模型。结合隧道驾驶任务的特点，调整共用绩效条件（common performance condition,CPC），给出评估细则。使用模糊数将CPC因子的绩效效应值从确定值转换为概率值，以降低主观因素对评价结果的影响。考虑CPC因子间的相互影响关系，给出调整规则。最后建立基于贝叶斯网络的改进CREAM模型，确定控制模式。对隧道驾驶实例进行分析，计算驾驶人完成隧道驾驶任务的人因失误概率。结果表明，该模型可以准确计算隧道驾驶任务中的人误概率，且灵敏性比CREAM基本法更高，可为隧道交通人因可靠性分析提供支持。