基于复杂网络的空中交通复杂性度量方法

基于交通复杂程度揭示空域系统服务能力是空中交通管理领域的研究热点。本文通过计算航空器迫近效应、态势可控性指数建立了航空器间的内禀复杂度计算模型。基于复杂网络理论,建立了反映航空器复杂性关系的加权网络模型,通过网络平均距离计算得出扇区交通的整体复杂性。通过采集厦门管制区的雷达数据进行了计算分析,结果表明本文提出的复杂度计算模型更准确地反映了扇区交通复杂程度,为有效实施空中交通管理提供了科学依据。     

针对交叉流的组合冲突解脱策略

航路网络交叉处高密度交通形成的冲突是诱发管制员工作负荷的主要因素, 合理的冲突解脱策略可以降低对保护空域的需求. 针对典型2向交叉流结构, 在分析横向侧移冲突解脱策略优势与不足的基础上, 提出了更符合管制实际需求的基于2次航向改变的组合冲突解脱策略. 首先建立了不受空域约束的组合策略数学模型. 组合策略较横向侧移策略占用较少的机动缓冲空域. 进一步建立了受空域约束的组合策略数学模型, 通过仿真讨论了不同策略的空域资源可用率. 初始偏置角与航迹交叉角存在复杂制约关系, 其合理配置可缩小缓冲区范围, 增加空域资源可用率.     

基于航班到达时间窗约束的空域资源分配问题

为解决拥挤空域的资源分配问题,针对航班对计划到达时间变动范围的接受程度不同,定义了航班的延误成本函数,建立了一个基于航班有限到达时间窗的0-1整数规划模型,实现空域资源的最优分配,并开发了以匈牙利算法为核心的程序用于模型求解.以某机场运行数据为例进行仿真实验,结果表明,本文模型的最优解较先到先服务策略(FCFS)的分配结果能降低航班延误成本116％,并且其分配方案能满足每个航班可接受的到达时间窗约束.     

基于跟驰稳定的终端区容量评估方法

终端区已成为空中交通流量管理系统的瓶颈,它的容量评估直接关系到流量管理实施的有效性.将道路交通的跟驰理论和稳定性理论引入到空中交通系统容量分析中,首先建立了终端区交通跟驰模型,并对终端区系统进行了稳定性分析和参数分析;在此基础上提出了基于跟驰稳定的终端区容量评估方法,该方法充分考虑并量化了管制员和飞行员对终端区容量的影响,所评估出的容量既可以达到又能保证交通的安全稳定,更具有实际价值.     

时域宽带矩阵空域滤波器设计方法

提出了一种基于FIR滤波器的时域宽带矩阵空域滤波器设计方法.首先,采用窄带矩阵空域滤波器优化设计方法,设计对应工作频带内各子带的恒定扇区响应空域滤波加权矩阵集.应用该矩阵集元素重构N个宽带基阵加权向量集,设计对应的N个恒定响应空域宽带FIR滤波器,进而构成时域宽带矩阵空域滤波器.该方法实现了对阵元接收宽带数据的时域矩阵空域预滤波,提高了系统的实时信号处理能力.计算机仿真和实验数据处理结果验证方法的有效性.     

分阶段调整增加扇区通行能力策略

交通需求增长导致管制员超负荷运行,从而使管制员采取流控措施,从而导致延误,为缓解这一局面,高空扇区调整越来越迫切。利用FAA的容量模型,分析了高空空域重构由点到面、先易后难、逐步深入展开的分阶段调整策略。提出了高空空域扇区调整和航路调整系统联合优化调整逻辑模型。通过实验结果比较,发现仅采用改航不能显著减少航班延误,然而将航路网改造和重构空域扇区联合优化对减少航班延误效果显著。     

基于混合贝叶斯网的空域目标威胁评估方法

针对空域目标威胁评估既需要综合考虑离散型变量和连续型变量影响,又需要具有不确定性推理能力的特点,建立了一种基于混合贝叶斯网的空域目标威胁评估模型。提出了结合主观经验和客观历史数据进行连续型网络参数学习的方法,提高了决策模型定量描述问题域中变量间依赖关系的准确性。运用团树传播算法进行空域目标威胁评估模型推理,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于进离场容量转化的航班地面等待程序

为实现对机场进离场容量和空中交通需求的动态平衡管理,先通过分析进离场容量转化曲线 ,建立基于进离场容量转化的航班地面等待程序模型,并结合RBS排序和Compress寻优算法对等待策略采用动态规划求解,最后对模型进行了数值仿真分析,计算结果证明了在航班地面等待程序中进行进离场容量转化可以有效的减少延误,增大流量,提高效益.     

多目标流量管理优化模型及算法研究

针对日益增长的空中交通需求所带来的严重航班延误现象,采用单目标难以解决离场时隙、飞行路径和管制员工作强度分配等问题,提取了造成空域拥挤和航班延误的要素,综合考虑离场时隙飞,行路径和管制员工作强度等目标,建立了多目标、非线性规划模型.设计了多目标遗传算法对其进行求解,并利用实际航班数据进行仿真,结果表明:所建立的模型和算法不仅能在合理的时间内为空域内全部航班找到较优离场时间和较优飞行路径,还能降低管制员高强度工作的持续时间,使流量更符合实际情况,有效缓解了空域拥挤现象.     

防御性制空截击中警戒巡逻空域规划建模

针对防御性制空截击作战中警戒巡逻空域规划问题, 建立了一种有效的空域规划模型。首先, 综合考虑己方兵力部署以及敌机威胁方向, 确定截击线的划设位置。其次, 选择相对角度、敌机速度和敌我距离三项指标构建威胁评估模型, 确定出空域的方向。然后, 根据我机采用的截击战术, 在空域可规划范围内确定空域的位置和数量。最后, 结合敌机可能突击高度的上下限, 计算出空域的高度设置范围, 进而建立一套完整的警戒巡逻空域规划模型。通过不同情景下的仿真实验, 验证了所建模型的合理性和有效性。     

基于速度障碍法的飞行冲突网络建模与分析

由于依据航空器相对位置关系构建的复杂网络模型未考虑速度、航向等信息, 对航空器之间的冲突和空中交通的复杂情况反映能力有限。为解决这一问题, 使用速度障碍模型优化飞行状态网络中航空器节点之间的连边和权重, 在考虑航空器位置临近的同时, 关注航空器的航向与速度状态, 使网络能够反映出更多空域系统的内禀属性。通过程序仿真和长水机场雷达数据进行验证, 结果表明，该模型相较于飞行状态网络能够更加准确地反映航空器之间的冲突关系和空域的复杂信息, 减少飞行冲突的虚警数量, 提升网络的信息价值。     

终端区四维轨迹预测

终端区四维轨迹预测技术是实现飞机四维制导的基础。结合当前空中交通管理体系和飞机的实际操作特性,采用过程综合法实现四维轨迹预测,具有较强的工程应用价值。建立了终端区风模型,研究了四维轨迹的解算,提出了实现四维轨迹预测的计算流程,理论上飞机到达机场的时间误差为0。     

基于微观交通仿真的动态交通管理优化问题研究

动态交通管理的优化帮助交通管理者针对实时交通状况制定出最优的交通管理方案.本文就此类问题建立了双层优化模型,并在下层模型中借助微观交通仿真模型,来评估优化过程中任一给定交通管理措施对路网交通流的影响;针对此模型,开发了基于模拟退火算法的优化解法.实践表明,借助下层交通仿真模型能方便有效地估量动态交通管理措施对交通流在微观层面上的影响,从而为上层模型中大规模的搜索优化奠定基础.     

基于贝叶斯网络的进场航班排序队列稳定性研究

为了提高终端空域航空器到达时间预测的准确性和排序队列的稳定性,本文从分析影响航空器预计到达时间ETA的不确定因素出发,建立了同一机型航空器过同一边界点到达时间的概率模型,提出了一种通过实际飞行数据计算到达时间的概率方法,利用贝叶斯网络计算各影响因素对ETA 影响程度. 实验结果表明,用概率方法预测到达时间具有简单易操作且准确性高的特点. 利用影响程度作为权重进行修正并量化了ETA 的不确定性,有助于改善进场航班排序队列的稳定性.     

基于动态三角剖分的潜在冲突筛选方法

围绕动态Delaunay三角剖分(dynamic delaunay triangulation,DDT)方法难以对空域动态三角剖分中产生的反转三角形实现稳定局部更新问题,提出以顺序的点删除与点增加的局部更新方式替代反转三角形的局部更新方式的改进方法。实验结果表明,改进的DDT方法获得的潜在冲突航空器数目与空域内航空器密度无关,且具有更低的局部更新时间复杂度和稳健性。改进的DDT方法更稳健,更适用于空管指挥系统的潜在冲突筛选任务。     

基于NK模型的突发事件应急管理组织系统适应性研究

突发事件的发生发展具有高度不确定性,机械的应急管理组织系统缺乏适应性,难以有效应对.基于NK模型,以适应度景观的复杂性和动态性刻画应急管理决策情景的不确定性,研究简单稳态、复杂稳态、简单动态、复杂动态情景下,集权、分权和层级等决策模式的组织系统的适应性特征,以及组织文化、决策者能力、信息流等因素的影响机理.结果表明,简单稳态情景下,应采用分权模式且促进信息共享;复杂稳态情景下,宜保持适度集权;动态情景下,应采用层级模式并加强信息沟通.决策者能力与决策重心相一致,能有效增强组织系统的适应性.当信息流超过决策者能力时,具有合作文化的分权模式适应性较好.研究为中国应急管理体系顶层设计与模式重构提供理论方法.