多机场网络系统流量分配策略

为有效减少机场交通拥挤、降低航班延误,从系统角度研究战略层面的机场交通供需平衡问题.通过考虑单机场进场和离场间的相关性以及多机场联程航班间的关联性,提出了开放式多机场有向网络交通流系统;基于多元容量受限约束和联程航班约束,以最小化网络系统内所有航班的总延误为目标,建立了开放式多机场网络配流模型.结合国内三大机场的实际航班数据,对模型进行了仿真验证.仿真结果表明:所建模型可以对多机场网络系统流量与容量进行协调优化匹配,充分利用系统容量最小化系统航班延误;可为空管部门提供流量调配优化策略、为民航部门制定航班计划提供辅助决策依据.     

CDM ADGDP机场容量与时隙协同配置

为科学配置机场容量、合理利用时隙资源,提出了协同进离场地面延误程序,给出了进离场容量和时隙协同配置多目标优化模型.模型考虑了由天气原因引起的机场容量的动态性以及具有连续航程的航班间的相互影响;模型将进场和离场视为密切相关的两个过程,基于进离场容量的相互转化,以功效性和公平性为双重准则,实现了容量与时隙的协同优化配置.对于进场和离场不相关的情况,借鉴RBS算法思想,给出了一种AD-RBS算法.最后,结合国内某机场航班时刻数据,采用多目标遗传算法对模型进行了验证,并引入具体的评价指标进行量化分析,结果表明模型可以实现容量动态、充分利用,时隙有效、公平分配.     

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。     

基于STN的机场航班过站保障时间协同规划建模

资源受限下的机场航班过站保障时间协同规划是提高机场运行效率的有效方法之一。针对机场实际,建立基于简单时间网络(simple temporal network,STN)描述的航班过站保障时间规划模型。采用时间解耦方法、最短路径矩阵简化和求解考虑资源的STN任务模型距离图,得到面向机场考虑资源的航班过站保障时间协同规划方法。仿真和实际数据对比结果表明：考虑资源的STN任务模型起到优化机场航班过站保障时间协同规划,减少航班过站保障时间资源占用的作用,为航班过站保障时间协同规划提供新的研究思路。     

多跑道机场机动区滑行道运行方案设计及仿真评估

机动区滑行道系统运行方案对于促进多跑道机场场面资源的高效利用十分重要。研究多跑道机场机动区滑行道运行方案设计及仿真评估方法,给出了滑行道运行方案“固定、单向、顺向、循环”设计原则以及运行方案设计范式,提出了机动区滑行道空间占用指数和进离港滑行潜在冲突指数的概念。以海口美兰国际机场为应用场景,基于设计原则和范式给出了对应的机动区滑行道系统优化方案。对原方案和优化方案开展AirTOp仿真分析。结果表明：优化方案与原方案相比：在机动区冲突次数和航班在机动区的平均延误时间上,4种场景对应的优化方案分别有大幅度降低,降幅平均值分别为30.53%和37.75%。     

基于C4.5决策树方法的到港航班延误预测问题研究

航班延误一直是机场运营管理的一大难题,建立有效的模型实现较准确的延误预测来协助机场方面采取应对措施,于机场于社会都有重要意义. 本研究提出一个面向机场的到港航班延误预测问题,对比现有的贝叶斯网络及朴素贝叶斯方法,结合航班数据的特点构建了基于C4.5决策树的航班延误预测模型. 针对国内某大型机场的真实数据集,本研究 设计了大量实验,实验结果表明所提模型正确率接近80%,较两种贝叶斯方法有进一步提升. 此外研究还设计实验分析了影响模型效果的因素.     

基于航空信息网络的枢纽机场航班延误预测模型

航班延误一直是机场运营管理的一大难题，本研究报告面向区域多机场，重点针对机场集团内枢纽机场的航班延误问题，提出基于航空信息网络的航班延误预测模型NBFDM. 该模型不仅使用了航班自身的相关属性，并且还考虑了航空信息网 络内其他机场的因素对航班延误的影响. NBFDM模型首先提取航班本身的特征和该航班飞行前一段时间内航空信息网络的特征，然后使用PCA进行降维，对降维处理后的特征再使用SVR方法，得到非线性回归模型，用于预测航班的延误时间. 实验表明本研 究报告所提模型NBFDM相比仅使用航班自身属性的模型，对航班延误时间的预测误差降低约20%.     

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.     

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。     

基于时间Petri网的航班延误链式反应模型构建

由于一架飞机一天要执行多个航班,使得航班之间存在前后衔接关系,因而一个航班的延误会波及到与之衔接的下游航班,造成航班延误链式反应。基于时间Petri网理论,对单架飞机执行多个航班提出了时间Petri网链式模型,并给出了具体算法,用于在初始延误时间已知的条件下,判断初始延误机场的下游机场是否出现航班延误并计算航班延误的时间。实例仿真及分析表明,航班延误链式反应波及的机场个数与飞机的初始延误时间存在一定的量化关系,机场可以参考这个量化关系,根据初始延误时间建立航班延误预警机制。     

基于航班机型分配的机队规划启发式算法

为了解决传统机队规划方法无法准确反映航空公司运营环境的问题,从航班机型分配的角度为航空公司设计机队规划算法,其基本思想是:给定候选机型以及航空公司生产运营环境(航线网络、航班计划、航班订座需求和平均票价水平),利用航班机型分配寻找最优的机队配置方案.将航班机型分配描述为时序网络图中的网络流问题,以“航班节-航班机型分配”成本最小为目标函数,机队中有且仅有一种竞争机型,被选用机型最低飞机数为约束条件设计模拟退火算法.仿真结果表明:对规模为13个航班节,7种候选机型的问题,算法平均运算时间为5.42秒,结果稳定且高效可行.     

飞翼无增稳条件下横航向动稳定设计方法

横航向稳定性不足的问题是飞翼布局飞机设计过程中需要处理的关键问题之一。提出了一种在无自动器增稳条件下,不改变飞机平面布局而仅修改上反角实现飞翼布局飞机横航向动稳定的设计方法。从理论角度分析了该设计方法的可行性,以改进的涡格法和横航向线化小扰动方法构建数学分析模型,利用根轨迹方法对飞机不同飞行状态下的横航向动稳定性发展情况进行描述以指导优化方向。通过以一小尺寸飞翼布局飞机作为研究算例,对其进行展向上反角优化研究,以证明该套设计方法的有效性。试飞数据及计算结果表明,上反角优化明显改善了飞机荷兰滚模态特性。     

民用飞机多地域航材支援网络模型研究

航材支援保障对于民用飞机安全可靠营运至关重要, 民用飞机运营在不同地区, 以客户需求为牵引的航材支援同时受到地域环境和运输方式的影响。为了实现民用飞机航材敏捷支持, 本文综合考虑多因素的影响, 提出了航材支援网络节点权衡的嵌套层次分析法(nested analytic hierarchy process, NAHP), 以及基于遗传算法(genetic algorithm, GA)的民用飞机多地域航材支援网络模型。结合民用飞机多地域运营特点, 对航材支援网络影响因素进行研究, 并运用NAHP对航材支援网络节点进行权衡分析, 对备选节点的重要性进行排序以得到航材支援网络目标节点, 从而构建以时效性为优化目标的多地域航材支援网络节点类型定位与多式联运路径优化模型, 并进行GA适用性设计以对模型求解。最后, 通过与人工规划航材支援方案对比, 对所提方法和模型的有效性进行验证。结果表明,所提方法能够合理确定航材支援网络节点的类型和辐射范围, 同时以最短时间完成航材支援任务, 可为民用飞机在多地域运营的航材支援网络搭建提供可行的方法和思路。     

#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。     

高频地波雷达飞行目标高度属性判别

高频地波雷达飞行目标高度估计一直是工程上尚未解决的热点问题。然而在实际工程应用中,更加关心的是被探测到的飞行目标是高空还是低空的高度属性问题,而且飞行目标高度属性判别研究比精确估计目标的具体飞行高度更有实际应用意义,且更容易在实际系统中实现。基于上述工程设计思想,提出高频地波雷达飞行目标高/低属性判别工程化方法,首次解决了高频地波雷达飞行目标高度属性判别问题。所提方法利用垂直极化电波在高空和低空高度区域的不同电波传播衰减特性构建高度属性判别算法,不仅判别目标高度属性,而且给出高度属性判别可信度。实测数据处理表明,所提方法能够利用少量观测数据快速判别飞行目标高度属性,可信度达到90%以上。     

倾转旋翼飞行器无模型自适应姿态控制

采用余弦加权分配法克服了控制操纵冗余问题,采用内/外回路控制结构解决了通道间耦合问题,实现了不同飞行模式下飞行控制系统统一建模。针对无人倾转旋翼飞行器动力学模型难于准确建立问题,引入伪梯度向量和伪阶数,应用无模型自适应飞行控制策略,使飞行控制系统对存在动力学特性非线性、时变性和未建模部分的被控对象具有更强的自适应性和鲁棒性。仿真验证了无模型自适应控制器的自适应性和鲁棒性优于比例〖CD*2〗积分〖CD*2〗微分控制器,给出了倾转旋翼飞行器由直升机模式到过渡模式再到飞机模式的全过程仿真,验证了无模型自适应控制器能够应用于倾转旋翼飞行器飞行控制系统设计,为无人倾转旋翼飞行器飞行控制系统设计,提供了一套新的控制系统设计方法,便于工程实现。     

机载SAR静止场景成像及运动目标检测研究

针对真实飞行条件下飞机运动和定位误差导致多普勒中心频率和多普勒调频斜率误差,从而使图像出现大的变形的特点,提出了真实飞行条件下估计接收数据多普勒中心频率和多普勒调频斜率的新方法。该方法设置飞机速率和脉冲重复频率比为常数,保证方位向接收信号均匀空间取样,使用实时最小二乘拟合算法,增加了和距离相对应的多普勒中心频率曲线估计的精确性。给出了应用该方法的具体步骤,并通过此方法同时实现了实时对地物背景成像以及地面多个运动目标的检测。最后用试验结果验证了该方法的有效性。     

Effective path planning method for low detectable aircraft

To utilizing the characteristic of radar cross section (RCS) of the low detectable aircraft, a special path planning algorithm to eluding radars by the variable RCS is presented. The algorithm first gives the RCS changing model of low detectable aircraft, then establishes a threat model of a ground-based air defense system according to the relations between RCS and the radar range coverage. By the new cost functions of the flight path, which consider both factors of the survival probability and the distance of total route, this path planning method is simulated based on the Dijkstra algorithm, and the planned route meets the flight capacity constraints. Simulation results show that using the effective path planning algorithm, the low detectable aircraft can give full play to its own advantage of stealth to achieve the purpose of silent penetration.     

基于MBSE的民机审定试飞场景设计

面向适航审定的飞行试验是验证民用飞机满足设计需求、表明适航条款符合性、形成审定证据的高风险、高成本的重要取证活动。定义和设计民机审定试飞场景是进行民机适航审定飞行试验的前提。由此提出了基于适航符合性证据链的审定试飞场景设计方法及流程。以“符合性证据链”为核心，规划了逻辑严密、可追溯的适航符合性证据。通过引入基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)方法，实现了审定试飞场景符合性证据链构建过程的模型化。为提升可操作性,以适航要求“地面航向操纵性”为典型案例,演示了审定试飞场景需求分析、设计与需求确认的过程。最终设计得到的审定试飞场景能够支持民机适航审定飞行试验的开展。     

结冰对飞机飞行动力学特性影响的仿真研究

采用一种计算飞机结冰后气动系数和气动导数的工程方法,引入几个结冰参数,建立结冰后飞机飞行动力学模型。根据这些参数计算了飞机结冰后阻力系数以及典型气动导数的变化,并计算了结冰前后飞机的飞行包线;同时对结冰前后飞机的纵向、横侧动稳定性以及升降舵、副翼和方向舵阶跃操纵响应进行仿真计算。这种方法除了简单、物理概念明显、耗费少之外,采取将外界结冰条件与飞机本体分开处理的思路,具有广泛的适应性。结冰参数值随时间变化,可为实时监控结冰影响提供数据。