舰载机着舰航线侧方计时建模与分析

为了提高航母回收舰载机的成功率,针对舰载机在着舰航线的顺风飞行距离精准问题,进行侧方计时研究。考虑航母航行使下滑道距离变长,舰载机顺风边飞行时自然风速使地速变大,自然风对舰载机下降转弯产生漂移影响,基于飞行动力学理论,建立了舰载机在着舰航线上侧方计时的数学模型,并对此模型进行数值模拟分析。结论如下:本模型适合于不同重量、不同挂载、不同型号的常规起降方式的固定翼舰载机在着舰航线上进行侧方计时的计算。     

基于模糊控制的智能复飞技术研究

针对舰载飞机恶劣、复杂的着舰环境,提出了一种在原军用推力操纵的基础上,加入具有保持迎角恒定的升降舵模糊控制的新的复飞决策系统。给出了复飞边界准则,设计了升降舵的模糊控制器,建立了复飞区,并对具有复飞决策系统的舰载机自动着舰导引系统进行仿真验证。仿真结果表明,提出的新复飞决策系统有效地增强了低动压状态下飞机的机动能力,明显地缩小了复飞边界区,减小了复飞包线的范围,从而消除了不必要的复飞,提高了着舰概率,从而增加了着舰的安全性。     

基于指标函数的舰载机机队回收调度优化研究

由于复飞逃逸、飞行故障等因素随机发生, 传统静态调度方法难以有效解决动态随机调度问题。对此,提出一种基于飞机优先序指标函数的蒙特卡罗模拟-差分进化搜索的实时调度算法。在离线模拟回收环境下,由算法完成基于随机模型的指标函数系数优化,后由该指标函数实现对机队优先序的实时评估排序,进而完成回收在线动态调度。仿真结果表明所提算法能有效解决回收调度问题。在相同机队初始输入下, 目标值呈现较好统计特性, 其期望值能够快速收敛到一定范围, 且无复飞情况下着舰时间窗目标呈显著正态性; 不同回收机队输入对指标系数最优值的散布较小, 表明指标函数评估优先序具有较好的通用性和有效性; 模拟回收调度发现, 着舰成功率的提高将显著降低机队复飞次数, 提高回收效率。     

终端区受扰通行能力优化的动态网络流模型

为解决诸如危险天气和军航活动下终端区通行能力降低的问题,对终端区受扰通行能力的优化问题进行研究。针对以往终端区在受扰情况下依靠空中交通管制员的个人经验缺乏量化决策模型导致在突发事件下压力过大、通行能力大幅下降的问题,首先,界定了终端区容量与通行能力的区别;其次,根据空中交通流运行特点,结合M/M/c排队理论建立了终端区航线的费用函数;再次,在费用函数的基础上,考虑了航线与跑道容量、管制员负荷和网络流量随时间动态变化的特点,建立了一个以航行费用最小为目标的单品种流数学模型;最后,针对终端区航线网络费用动态变化的特点,设计了一种阶段性分配流量的近似算法。最后在各种流量条件下对模型与算法进行验证,仿真结果表明,模型和算法能够有效分配流量,相比于人工分配流量能有效降低延误,且在算法运算效率上比起传统算法更具效率优势。     

舰载机着舰点垂直运动补偿技术仿真研究

基于 Conolly线性理论建立甲板运动通用模型来模拟多种情况(不同舰船大小及航态)下的甲板运动,设计了基于超前网络的甲板运动补偿器和基于时间序列自回归模型的甲板运动预估器.在着舰末端过程,将不同情况下的舰载机理想着舰点垂直运动信号通过预估器和补偿器加入到纵向着舰导引系统中进行仿真模拟研究.仿真结果表明,所设计的甲板运动预估器和补偿器可以有效地消除由纵向自动着舰导引系统相位迟后所引起的着舰误差影响,并且对复杂多变的着舰环境(不同舰船大小及航态)具有很好的适应性.     

舰载机甲板机务勤务保障作业调度与资源配置集成优化

针对舰载机甲板机务勤务保障作业调度研究中存在的工序执行模式单一、勤务保障设备考虑不全、作业调度优化与资源配置优化研究相互独立等问题, 通过系统分析作业流程、工序执行模式、资源转移与分配等约束条件, 将移动保障车纳入保障资源范围, 建立了舰载机甲板机务勤务保障作业调度与资源配置集成优化模型。在此基础上, 设计了第二代非支配排序遗传算法并对模型进行优化求解。仿真结果表明, 保障完工时间随着资源配置数量的递增呈现边际效应。为确保机群保障作业按照既定的甲板作业周期完成, 各保障任务存在最低资源配置数量方案。     

基于管型空域配置的交通复杂性管理

空域的动态配置能力将为空中交通管理提供异质的空域框架,主动适应空中交通增长的复杂特性。管型空域是在繁忙区域中建立的低交通阻抗通道,是实现空域动态配置能力的重要途径和主要研究方向。就转变的空域/交通适应性关系分析了配置管型空域的必要性,分别建立了基本型管型空域模型与增强型管型空域模型。采用基于连携性的交通复杂性测度指标作为空域性能的评价基础,相比无约束的运行空域,管型空域可在维持相同流量的条件下显著降低空中交通的复杂性。针对两类管型空域模型,讨论了基于流调配的交通复杂性管理策略。多向管型空域中各单向管型空域的交通特征显著分化,因此,相应的交通复杂性管理策略须建立在对各管运行情况细致分析的基础上,才能实现交通吞吐量与其复杂性间的最佳权衡。     

舰艇编队物资海上分段补给的系统动力学模型

为解决对大型载机舰艇编队远洋作战训练时所需的物资补给方案科学制订问题,对海上分段补给进行研究.采用系统动力学方法,构建影响补给船补给效率的各元素因果回路图与存量流量图,建立了补给船对舰艇编队物资进行分段补给的系统动力学模型,并利用Vensim PLE软件仿真.仿真运行结果表明:该模型在扰动条件下能够进行物资补给趋势的预测,为补给船补给方案的制定提供理论依据与技术基础.     

基于载机运动特征的FMCW SAR前视成像仿真分析

基于阵列技术的机载前视线性调频连续波(FMCW)合成孔径雷达(SAR)能对载机前方区域高分辨成像,且能满足机载SAR小型化的需要。针对前视成像若不考虑载机运动时信号模型不完整和系统应用受到制约的问题,提出基于载机运动特征的FMCW SAR前视成像。分析了前视FMCW SAR与脉冲SAR信号收发模式等问题的异同,建立了基于载机运动特征的前视FMCW SAR信号模型。分析了载机运动的影响,并重点讨论了载机运动引入的多普勒频率偏移。结合距离-多普勒(RD)算法流程给出了多普勒频率偏移的补偿方法并进行了仿真研究。结果表明,载机运动会引起点目标航线向主瓣展宽、旁瓣畸变以及目标位置的搬移,通过补偿可有效消除载机运动的影响。     

多机场终端区容流利用和分配建模与仿真

研究多机场终端区空中交通供需平衡问题,在多元受限的复杂约束下,给出一种容量利用和流量分配协同优化模型,模型通过最小化终端区内所有进离场航班的总延误损失,并引入航班延误损失系数作为航空公司协同决策的偏好信息,寻求最佳的容量利用和流量分配方案.实验仿真表明,模型不仅能使流量与容量协调匹配、充分利用资源,而且能使延误损失降到最小又能兼顾航空公司的利益;设计的遗传算法运行稳定、切实可行.     

舰载机牵引系统甲板调运避碰路径规划

针对舰载机牵引系统的甲板调运过程,提出了一种适用于复杂障碍物环境中不规则形状目标的路径规划方法。针对舰载机外轮廓特点,建立了目标的凸构型描述形式,并推导了多目标间碰撞检测及距离计算方法,在此基础上提出了舰载机牵连运动的轨迹跟踪控制算法,同时引入行为动力学方法实现牵引系统的避碰路径规划。为提高复杂环境下的避碰能力,基于广义符号阈值函数,提出了避障行为策略改进方法。仿真结果表明,本文提出的算法能够有效地解决舰载机牵引系统的避碰路径规划问题。     

舰载机保障作业调度问题研究进展

作为近年来新出现的调度应用领域,舰载机保障作业调度问题正得到优化调度,控制理论和运筹学等学术界和工业界越来越多的关注.本文综述了舰载机保障作业调度问题研究进展.首先介绍了舰载机保障作业调度问题的混合整数规划模型;接着以美国为主综述了国外舰载机保障作业调度问题研究进展;然后从系统仿真,系统设计,系统优化和路径规划等方面综述了国内与舰载机保障作业调度问题相关的研究工作;最后提出了未来发展趋势和有待于进一步研究的若干方向和内容,旨在推进国内舰载机保障作业调度问题的理论研究和工程应用.     

信息化条件下海上编队区域防空目标分配方法

针对现代海上编队作战是基于信息系统的体系作战客观要求,对信息化条件下海上编队区域防空目标分配问题进行了研究,提出了对空防御拦截水平的概念,建立了多层防御模式下的编队区域防空目标分配模型.为了有效求解模型,综合运用交互式决策思想和遗传算法,提出了一种基于遗传算法(GA)的交互式求解模型的方法.在GA设计中,通过对染色体编码、初始化种群、适应度函数以及遗传运算、选择策略等环节的合理设计,保证了产生个体的有效性,提高了搜索质量,加快了搜索速度.仿真结果表明了模型和算法的有效性,从而为有效解决现代海上编队体系作战的区域防空目标分配问题探求了一条新途径.     

图像自寻的火箭弹侵彻航母仿真分析

图像自寻的火箭弹侵彻航母效果是其作战使用的重要依据。根据弹丸与航母特性构建其几何等效模型与仿真模型,并运用LS- DYNA进行数值仿真;通过对仿真结果的破坏形貌与贯穿极限速度进行验证,表明模型符合实际;利用所建模型进行了不同条件下的侵彻仿真,并根据弹丸的加速度极值分析了其整体受力过载情况,通过对采集的部分关键点进行分析,获取了弹丸局部应力应变情况及其对飞行甲板和舰岛防护板的破坏效果。结果表明,火箭弹对飞行甲板的侵彻性能较好,但对舰岛侵彻效果有限。     

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。     

#br# 基于Bayes判别方法的舰载机着舰安全分析

舰载机着舰过程比陆基飞机着陆过程更具复杂性和危险性,舰载机着舰安全是对舰载机飞行员、航母指挥人员和机舰系统工程师的重要挑战。本文扩展了多维安全状态空间模型的内容,并在此基础上针对F-18A舰载机在CVN-65“企业号”航母上的真实着舰数据进行正态性检验,结合Bayes判别分析,提出舰载机着舰的安全状态判别方法。通过真实着舰数据检验,证明舰载机着舰安全状态判别结果正确率达到80%以上,验证了方法的有效性。实验进一步将判别结果与Fisher判别结果进行了对比,证明在较少参数情况下本方法具有更强的健壮性。     

航母作战部署中的舰载机出动规划模型

为完成航母作战部署过程中的舰载机出动架次优化，采用规划模型来平衡部署中的母舰航行需求和舰载机出动需求。首先，改进原有的非线性规划模型，将目标改进为最大且均衡使用航空兵力；其次，提出一种新的转向方式，即剩余航程等分点转向方式；最后，开发一个利用遗传算法求解规划模型的图形化界面计算工具，利用该工具计算对比了2种目标函数和3种转向方式对于舰载机出动架次决策的影响。计算结果表明，模型和工具可行，剩余航程等分点转向方式总是优于原有的转向方式。     

基于模糊贝叶斯-ANP舰载机出动回收综合评估

航空母舰作为一个典型的复杂系统, 舰载机的出动回收效率是衡量整个系统作战能力的重要指标。描述出动回收效率的指标众多, 且指标之间关系复杂。为确定指标之间的相互关系, 避免在评判过程中主观性判断产生的缺陷, 提出了基于三角模糊数的扩展贝叶斯融合法评估舰载机的出动回收效率。针对网络层次分析法(analytic network process, ANP)分析过程中的主观性判断, 采用基于三角模糊数的尺度标准, 并结合历史实验数据和专家评判进行综合分析。仿真算例中, 通过多组对比实验分析, 验证了所提方法中采用模糊数以及融合专家经验和历史实验数据的合理性与有效性。     

基于多主体的舰载机综合保障过程建模方法

针对舰载机面向作战任务的实时动态的综合保障需求,提出了基于多主体的舰载机动态保障模型。系统分析了舰载机使用保障与维修保障的基本过程,探讨了其有限资源约束下的动态调度特征。建立了三层混合控制的多主体模型架构,保证模型具有足够的柔性与收敛速度。重点考虑保障过程中主体（Agent）间合作博弈特征以及故障等系统扰动的影响,提出了一类基于合同网的交互协商机制,以提高Agent间的协商效率,并尽可能消除重调度的影响。给出了Agent的个体抽象原则,并定义了可扩展的Agent内部结构。在此基础上,给出了舰载机动态保障的有限资源调度算法。最后以舰载机的战备完好性指标单位时间出动架次为优化目标,选取舰载机的典型任务模式对模型进行了验证。     

单机场地面等待问题遗传算法设计

随着空中交通拥挤问题的日益严重，建立科学合理的空中交通管理系统变得十分迫切，而管理系统的核心一流量管理优化算法的研究就十分重要了,当飞机架次较多时，采用事件驱动型模型会取得较好的求解效果，但原有模型将不同类型飞机的单位延迟费用认为是相同的。从不同飞机有不同的延迟费用这一重要经济因素出发，建立了新的事件驱动型单机场地面等待模型，对模型的求解，设计了改革的序号编码遗传算法，采用上海浦东机场的实际数据进行了仿真，仿真结果表明了模型和算法的有效性。