基于规则库的航路飞行冲突探测与解脱

通过对国内某航路管制单位的冲突探测与解脱数据收集和数据分析,形成贴合实际运行的航路管制规则库,采用基于BADA(Base of Aircraft data,一种由欧洲空管开发维护并应用比较成熟的飞行性能模型)的轨迹生成算法,通过实地调研和数据收集,结合实际管制运行中的航路冲突标准,建立双机基于管制规则库和决策树的航路冲突探测与解脱模型.选取国内A593航路,使用JAVA语言完成了仿真系统开发,并导入飞行计划数据实现了实例验证.最终的仿真结果表明模型成功解脱常见航路冲突,保证了与实际航路管制运行的一致性.     

基于管制员工作负荷的航路扇区容量评估技术

通过分析航路扇区中雷达管制模式下管制员工作负荷,提出了新的管制员工作负荷模型对管制员工作负荷进行量化,该模型适用于各种航路扇区;在此基础上,采用回归分析法和有效时间段法两种方法,分析了管制员工作负荷与航路扇区容量的关系,从而得出航路扇区容量值.通过对两种方法的优缺点进行比较,提出了根据扇区实际情况选择适当的分析方法;得出的航路扇区容量值,可以用于实际运行中,避免管制员工作负荷过大或过小,充分保证飞行的安全、高效.     

A*算法在飞行冲突解决策略中的应用

为实现对航空器飞行冲突调配策略的自动搜索和优化,首先对飞行冲突的探测方法、冲突类型及解决策略进行了分析。利用A*算法构造了策略选择模型,为减少搜索空间,设定了以管制员工作负荷最小为优化目标的估价函数。北京区域管制中心02扇扇区TZH导航台附近的航路仿真算例表明了该方法的可行性,为管制员的指挥提供了科学的决策支持。     

基于Q学习的管制员Agent学习行为研究

管制员Agent是空中交通运行仿真系统中的核心部分,为了提高其知识库的完备程度,做到空中交通的精确仿真,可以考虑将机器学习理论引入管制员Agent模型.研究了相关机器学习算法,提出管制员Agent的个体机器学习行为,选择Q学习算法对管制员Agent的学习行为进行建模,使管制员Agent能在空中交通运行仿真中取得最优策略,完善自身冲突解脱知识库的不足.仿真结果证明了管制员Agent学习行为的合理性.     

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。     

基于Delauany三角形的分时段区域管制扇区划分

根据空域和流量状况划分扇区是提高空域容量、改善空域拥挤和减小管制员工作负荷的有效手段。航班数量的不断增加,使得管制员的工作负荷也随之加大,为降低管制员的工作负荷需要研究扇区动态划分。首先对高空区域管制扇区内各航路点一段时期的每天相同时段的飞行流量进行分析,以航路点建立Delauany三角形,按照各时段飞行流量的不同对Delauany三角形进行加权,随后通过聚类分析生成了加权的Voronoi图,然后采用改进的哈夫曼编码理论对扇区进行了合并给出划分方案。最后结合厦门管制扇区数据进行算例分析验证了所提出方法的可行性。     

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。     

基于网络流的多管制扇区通行能力

管制扇区间的通行能力问题通常是基于管制员的极限工作负荷、各种动态因素或者特殊航路点、航路交叉点的通行能力达到最优的情况进行研究,缺少对多扇区网络的整体地评估与计算。为了解决该问题,根据有向图理论以扇区为节点,以连接扇区的航路航线为边建立多扇区网络模型,选取华北飞行情报区的部分扇区进行仿真。首先,通过最大流算法求解出该网络模型的最大流为76.7架/h。其次,根据网络流仿真结果计算出各条边、各个节点的流容比,通过比较分析得出限制扇区网络通行能力的繁忙航路以及繁忙扇区。最后,通过灵敏度分析计算删除不同节点后网络模型的通行能力的变化,进而为扇区通行能力的优化提供了建议和参考。     

一种航路扇区交通需求评估模型

空中交通拥堵逐渐从终端区向高空航路网络蔓延,准确预测航路扇区交通需求概率性变化成为科学实施拥堵管理的重要前提,而国外已有方法较难适用我国空管实际数据条件.为解决该问题,以航路扇区为对象,基于大量航空器经过扇区数量的历史数据,建立多元交通需求的核密度估计模型,进而探讨航路扇区概率性交通需求预测的问题.结合中南地区AR05扇区历史运行数据,获得了各时间段交通需求值及其概率分布,发现所得概率性交通需求预测结果较之传统确定性交通需求预测方法更准确,适合为我国高空航路拥堵管理研究提供需求预测依据.     

关于川大自动化若干问题的探讨

空管自动化系统是实施空中交通管制的重要系统,随着国产空管自动化的发展,国内已有不少在用的国产空管自动化系统,但实际运行过程中经常会发生一些比如飞行计划与雷达航迹不能正常相关、假目标、航路推算错误等问题。该文分析了海口川大自动化在运行过程中遇到的一些故障案例,并对故障案例产生的原因进行探讨,为同行提供可借鉴的经验。     

分布式多agent系统在飞行冲突解脱中的应用

为解决固定航路上飞行冲突探测与解脱(conflict detection and resolution,CDR)的问题,本文提出一种基于高度层分配的解脱方法,并利用分布式多agent系统(multi-agent system,MAS)进行算法求解。首先建立固定航路网络图对管制扇区进行建模;然后分析影响高度层分配的主要因素,并建立高度层使用优先权的评价模型;最后,设计基于合同网协议的多agent系统,将目前依靠管制员的集中调配模式,转变为路口agent和航空器agent之间自主进行通信、协商和协作的分布式冲突解脱模式。仿真实验表明:高度层分配方法是可行的,与传统调整航向或速度的方法相比,该方法更接近实际情况,同时设计的分布式多agent系统算法能够快速找到高度层分配的最优解,为CDR问题提供了新的解决思路。     

带滑行道冲突告警功能的机场管制员培训系统的设计与实现

针对民用机场同时具有离场飞行、进场飞行和滑行道滑行等复杂运行环境,机场管制员需要具有相应的处理能力,为此设计并实现了一套机场管制员培训系统。系统的最大特点是包含了滑行道冲突检测模块。当管制员向航空器发布滑行路径指令后,该模块将检测各架航空器之间潜在的计划滑行路径冲突并向管制员告警。采用该系统培训之后,机场管制员发布的滑行指令的有效性和安全性将显著提高,使民用机场的运行更加高效和顺畅。     

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。     

吭路ATC容量的仿真评估技术初探

针对TIA（东京国际机场）计划的交通量增长情况,阐述了其航路ATC的容量评估的仿真方法及其实验结了通过对航路ATC可容纳飞行流量进行仿真评估的方法,以及通过现有飞行流量和预计飞行计划来决定对外流量控制力度的大小的有效策略。     

自由飞条件下的冲突探测与解脱方法

该文介绍了自由飞行的概念 ,并简述了采用自由飞行的原因及其给空中交通管制员工作带来的困难。分析了如何将遗传算法用于自由飞条件下的飞行冲突探测与解脱问题 ,并介绍了基本遗传算法的原理和运算步骤。结合我国空管的有关规定 ,进行了合理的假设 ,通过一些算例将遗传算法用于冲突探测与解脱 ,计算结果表明该方法能够很好地探测并解决飞行冲突问题     

固定航路飞行条件下的无冲突航迹规划

随着民航运输业的发展,高速增长的交通量与有限的空域资源之间的矛盾日趋严重,空域拥堵、航班延误现象频发,严重影响航班运行的安全性与效率.为实现在固定航路飞行条件下空中交通安全、高效与公平的运行,在无冲突的前提下以最小化飞行成本和最大化公平性为目标函数,建立战略阶段的多目标航迹规划模型.为了加快问题求解效率,采用基于固定航路的冲突探测方法,并提出一种结合模拟退火和局部搜索算法的混合元启发式算法求解该大规模多目标优化问题.利用实际飞行计划和空域数据验证所提算法的有效性.结果表明,与传统的模拟退火算法相比,混合元启发式算法能够有效解决多目标的无冲突航迹规模问题.     

航路网络航路点布局的多目标优化设计

航路网络中航路点布局问题(CWLP)是航路网络规划的核心。基于此,从航路网络经济性和安全性出发,考虑航路运行成本和潜在冲突系数2个因素,建立航路点布局多目标优化模型,求解时采用动态递变权重系数的蝙蝠算法以保证运行成本和潜在冲突系数能同时获得较优解。最后对北京飞行情报区进行仿真实验,将蝙蝠算法(BA)与其他多目标算法对比,得到4种算法的非支配解,证明多目标蝙蝠算法在求解航路点布局的大规模优化问题上,能够获得更优解。同时,考虑偏好经济性和偏好安全性2种情况选择2组权重,数据显示:与初始网络相比,这2种情况下网络运行成本和冲突系数减少比例分别为9.99%、15.64%以及-3.97%、65.81%。实验结果表明,该方法能够在航路点布局规划上给决策者以多种优化方案。     

航空网络航路点布局的多目标优化设计

航路网络中航路点布局问题（CWLP）是航路网络规划的核心。基于此,从航路网络经济性和安全性出发,考虑航路运行成本和潜在冲突系数两个因素,建立航路点布局多目标优化模型,求解时采用动态递变权重系数的蝙蝠算法以保证运行成本和潜在冲突系数能同时获得较优解。最后对北京飞行情报区进行仿真实验,将蝙蝠算法（BA）与其他多目标算法对比,得到4种算法的非支配解,证明多目标蝙蝠算法在求解航路点布局的大规模优化问题上,能够获得更优解。同时,考虑偏好经济性和偏好安全性两种情况选择两组权重,数据显示,与初始网络相比,这两种情况下网络运行成本和冲突系数减少比例分别为9.99%、15.64%以及-3.97%、65.81%。实验结果表明,该方法能够在航路点布局规划上给决策者以多种优化方案。     

空中交通控制的冲突探测算法

针对快速增长的空中交通流量和空中飞行安全的要求,给出了一种综合改进的冲突探测算法,该算法综合了确定型冲突探测方法和概率型冲突探测方法在工程应用中的优点,考虑了空管规则和简单的过滤算法,引入了持续探测方法。综合改进的冲突探测算法对即将发生冲突的飞机对提前做出预测和报警,减轻管制员工作负担,从而避免冲突的发生,确保飞行安全。最后,结合中国某国际机场的实际数据,利用该算法对实际空域进行实时冲突探测,取得较好的效果。     

基于飞行计划集中处理的预战术航路飞行流量预测

为准确把握航路点流量变化趋势和缓解空中交通压力,提出了一种基于飞行计划集中处理的流量预测方法。首先,在预战术飞行流量管理阶段,通过飞行计划集中处理可得到的航空器飞行计划信息,根据各航班在起飞前提交的领航计划电报和全飞行剖面混杂模型来预测航空器的航迹;然后,通过预测出航空器过关键航路点的过点时间,并结合空域结构数据来获得主要航路点的流量预测值;最后,通过算例仿真的结果可以发现所提出的航路飞行流量预测方法能够很好的对关键航路点进行预测,并且方法是切实可行和有效的。