基于复杂网络理论的飞行冲突关键点识别

针对目前空域内航空器防相撞风险骤增,飞行安全态势不容乐观的现状,现有的飞行冲突探测方法难以把握如此复杂的空中冲突态势,不利于航空管制员对空域的飞行安全态势情况进行准确掌控。提出一种基于复杂网络理论的飞行冲突关键点识别方法。首先基于航空器机载防相撞系统（ACAS）保护区模型构建飞行冲突态势网络模型,在此基础上,采用复杂网络理论中的节点度中心性、接近中心性以及PageRank指标结合AHP方法对空域飞行冲突态势网络中所有节点的冲突等级进行评估,找出威胁等级较高的关键航空器及关键位置。仿真结果表明,通过建立飞行冲突态势网络可以合理划分空域内的安全态势等级,同时根据复杂网络节点重要度评价指标能够对存在严重冲突安全威胁的航空器进行有效识别,协助航空管制员全面掌握空域内飞行安全态势。     

航空器动态改航的自动化处理技术比较

随着空中交通流量的不断增长,航空器面临的改航飞行也就日益增加,这就使空中交通管制员面临的飞行态势变得日益复杂。面向4D轨迹的航空器动态改航技术可以实时地为管制员提供优化的改航方案,可以作为管制指挥的参考依据,从而减轻管制工作负荷,提高管制效率和空域流量,具有广阔的应用前景。本文主要选取了一些具有代表性的航空器动态改航算法,对比分析了它们的优缺点和适用范围,从而为使用这些算法提供一定的参考。     

社会助长效应对民航管制员的管制能力影响实验研究

为提高民航管制员的管制能力,减少“错、忘、漏”事件的发生,基于社会助长效应,以监控状态、任务难度为自变量,以管制员的调配管制间隔能力、理解管制意图能力、航空器识别能力和管制差错作为因变量,采用2×2组内设计,通过塔台模拟软件搭建实验平台。实验结果表明：随着任务难度的不同,社会助长效应对管制员的调配管制间隔能力和理解管制意图能力产生显著影响,对航空器识别能力没有显著影响;进一步对管制员的管制差错产生显著影响。因此,管制单位可以采用管制现场安装监控等措施,以提高管制员的管制水平。     

ADS-B管制服务运行规范

在空中交通管制中,利用监视设备提供的航空器飞行动态,管制员就可以为航空器配备飞行间隔,防止航空器与航空器相撞。由于一次雷达和二次雷达系统自身具有的局限性,ADS-B的技术开始逐步应用。但由于ADS-B管制服务运行规范的缺失,就不能在保证安全的前提下,充分发挥ADS-B的设备技术优势,提高交通流量。本文主要介绍国内外ADS-B的应用、管制服务运行规范的研究发展情况及相关成果。     

由于天气的航空器绕飞管制安全评估及策略分析

为降低航空器在绕飞情况下管制指挥事故的风险,采用事故树分析法（FTA）和层次分析法（AHP）相结合的方式对管制员在进行绕飞管制时发生指挥事故建立综合风险评估模型并制定风险管控措施,以及验证所提管控措施的有效性。首先对各风险因素进行逐层分析,找出其关联性,建立绕飞管制指挥事故的事故树模型。以此为基础,结合层次分析法,确定各层风险指标权重。同时依据各指标总权重的排序结果,提出了在绕飞情况下管制指挥事故的管控措施,最后以长沙区域管制空域为实例对所提方案进行验证。结果表明：在本文方案下虽然雷雨、风切变、协调程序过于复杂和航空器偏离计划航路仍然是导致绕飞管制事故的重要因素,但其重要程度下降了6.2%,且成熟管制员人数不足、扇区流量大和预案频繁发生变化的状况得到有效解决。证明了该方案能够有效抑制导致绕飞管制指挥事故发生的事件的重要程度,减少因极端天气和扇区负荷过大而出现的安全风险事故,整体提高管制系统的稳定性和可靠性。     

基于耗散结构理论的复杂流程网络安全风险渗透

针对生产／服务流程安全风险分析问题,运用耗散结构理论从结构和演化2个层面阐述流程风险渗透机理;构建复杂流程安全风险网络,以网络节点触发概率、重要度和吸引度为渗透参数,刻画流程安全风险的传播、累积、耗散过程,并运用极大熵模型和灰关联熵模型计算安全风险触发概率和渗透强度;最后,建立改进蚁群算法最高安全风险路径渗透模型。结合机务准备流程实例,验证了模型的有效性,为复杂流程安全风险管理提供新方法。     

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。     

复杂网络中基于反应式的危险抑制方法

复杂网络中的危险传播行为依赖于网络拓扑结构和节点的动态特性.网络拓扑结构与危险传播的动力学机制是分离的,因此需要结合节点的动态信息来分析网络中的危险传播机理.本文针对该问题提出一种复杂网络中基于反应式的危险抑制方法,该方法主要针对节点当前的感染模式,采取相应的免疫策略进行防护.通过仿真实验表明,本文提出的免疫策略可以更加有效地抑制复杂网络中的危险传播.     

基于复杂网络理论的有向多关系网络级联失效研究

针对复杂网络中关键节点识别仅限于单个关系网络的问题，根据复杂网络理论构建有向多关系网络级联失效模型，研究多关系网络中节点重要性的识别与网络鲁棒性问题；依据所建模型提出多关系网络节点及连边指标与节点重要性识别公式。通过对网络模型采取不同攻击方式，验证所提指标与关键节点识别的有效性。研究结果表明，所提指标可以很好的反映网络模型的结构与特点，优先攻击高重要性的节点后网络失效节点比例快速增加，网络连通性大大降低，破碎程度迅速增大，对网络鲁棒性的影响大于随机攻击与高度数攻击；证明了所提关键节点识别方法的有效性，优先保护本文所提重要节点可以大大降低网络构建成本，提高网络抗风险能力。     

RiskRank:一种网络风险传播分析方法

通过研究网络风险传播途径和规律,提出一种RiskRank网络风险传播分析方法.通过计算网络节点间相似关系和临近关系,以构建网络风险传播图谱,并基于随机游走方法迭代计算网络风险传播模型,以动态分析网络风险传播过程并量化评估网络风险程度,最后采用密度聚类算法识别高风险簇,通过隔离高风险簇以控制安全态势.实验结果表明,提出的RiskRank网络风险传播模型的准确率为97.4、精度为98.1％、召回率为86.4％.     

基于系统理论过程分析的定检维修疲劳致因分析与控制

摘 要：定检中机务人员的疲劳会导致失误、遗忘、错误等人为差错,极大增加了民机发生事故的概率。为有效分析和控制定检中机务人员的疲劳,综合考虑人-机-环因素交互的危害,建立了规范化定量化的安全性分析模型。首先运用功能可变性描述规则（RFV）和形式化语言UML对系统理论过程分析方法（STPA）进行改进,建立定检中疲劳致因与控制的综合分析模型,识别出定检中可变性指数较高的交互回路,分析出机务人员疲劳致因并形成对机务人员疲劳加以控制的安全规范。最后利用形式化工具UPPAAL对机务人员疲劳影响定检模块这一过程进行演绎,发现制约民机安全的瓶颈,为航空公司持续适航安全性方面提供理论参考。     

基于贝叶斯网络的飞行安全人因可靠性评估模型

基于广义人-机-环境复杂系统,对飞行人员可靠性、空中交通管制人员可靠性和航空器维修人员可靠性进行了分析,综合考虑常用可靠性评估方法的优缺点,采用贝叶斯网络建立了飞行安全人因可靠性的评估模型.该模型综合运用诊断推理和支持推理形式,分析直观,计算简便,适用于广义的人-机-环境复杂系统建模;同时该模型可以根据后验概率来调整先验概率,从而有效地提高了评估的精度.     

基于Copula模型的机翼结冰飞行风险定量评估方法研究

结冰条件下飞行风险定量评估可以为飞机结冰适航验证提供参考指标。提出了极值理论与Copular模型相结合的机翼结冰条件下风险定量评估方法。基于人 机 环复杂动力学模型进行蒙特卡罗仿真实验,提取了关键飞行参数（空速、滚转角和迎角）极值。利用辨识得到的参数进行拟合优度检验,验证了Joe Copula模型能够较为准确描述三维极值参数联合分布形式。通过建立的风险概率判据计算了飞行风险概率,分析表明结冰风险事件往往伴随着飞行安全关键参数不同程度的超限和耦合影响。所提方法可为结冰条件下的飞行风险定量评估和预测管控提供理论参考依据。     

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。     

险情下机组沟通对进近着陆绩效影响的中介机制分析

为提高进近着陆绩效,结合航空事故调查分析,确定出机组成员间的有效沟通是确保安全飞行的基本要素之一。以机组成员的情境意识和机组的团队共享心智为中介变量,构建机组沟通对进近着陆的影响机制理论模型。采用Flight Simulator飞行软件,模拟单发失效应急情境,利用情境意识评定技术和团队共享心智测量量表,测量机组沟通对进近着陆阶段绩效的影响。实验结果表明:机组沟通、机组成员的情境意识及团队共享心智与进近着陆绩效间均存在显著的相关;在多重中介模型中,机组沟通主要通过三条路径的间接作用影响进近着陆绩效:机组成员情境意识的中介作用、机组团队共享心智的中介作用及情境意识和团队共享心智的链式中介作用。因此,通过提高机组沟通质量,进一步提高其机组成员的情境意识及团队共享心智水平,从而可以提高进近着陆安全水平。     

基于狮航空难的多层次事故致因分析及预防

为探究重大航空事故的致因机理及预防措施,以2018年狮航空难为典型案例,首先从系统视角进行组织安全控制分析,指出控制行为不足、沟通失效以及过程模型缺陷是组织层的安全隐患;然后通过飞机研制的全生命周期分析,指出设计逻辑缺陷、零部件故障以及维修漏洞等积累并影响了系统可靠性;接着基于人机共享控制理论分析了人机协同中的冲突,凸显了自动化透明度及人机功能分配等技术对安全的影响;还通过人因分类分析得到心理因素不良、机组协调以及人员训练不足导致了不安全行为。最后结合航空安全理论分析,提出了有效的组织安全控制回路、全周期的飞机系统可靠性、以人为中心的人机协同设计和动态科学的人员选拔和训练等安全预防措施。     

四旋翼飞行器动力系统模型参数辨识实验研究

四旋翼飞行器动力系统是飞行器的重要组成部分,也是影响控制精度的重要因素。通常在动力系统建模时直接采用机理建模法,但在实际中动力系统的选用和安装都会影响到动力系统模型,故直接采用机理建模方法准确性不高。本文基于动力系统机理模型得到动力系统模型结构,然后在搭建的测试实验平台上完成了转速数据的测量,根据实验数据通过ARX模型辨识出动力系统的模型参数,建立出四旋翼飞行器动力系统模型并设计了PI控制器。通过系统仿真与实际测量验证,结果表明：对应用参数辨识后的四旋翼动力系统模型进行控制时,系统的快速性和稳定性都有明显的提高。     

基于节点重要度动态评估的复杂网络级联失效分析

级联失效前的评估和检测是预防和控制级联失效现象的关键,对充分把握整个网络系统的稳定运行至关重要。为深入探究级联失效传播过程的内在机理,提出一种考虑网络动态特性的节点重要度评估模型;在此基础上,采用一种更符合真实复杂系统的非线性容量负载模型,利用该模型进行不同攻击策略下的级联失效仿真,以网络的最大连通子图比例为测度量化网络抵御级联失效的抗毁性,仿真结果表明,节点41所在的广安市与节点55所在的重庆市,无论是在静态节点重要度评估,还是动态节点重要度评估下,均是成渝铁路网络中最关键的节点;此外,不考虑级联失效情况下,在网络的静态拓扑结构中,节点的度中心性更能代表节点的关键程度;而在动态的网络拓扑结构中,节点的介数中心性更能代表节点的重要性,与度值攻击相比,采用重要度攻击策略能以更快的速度击溃网络;考虑级联失效情况下,与其他攻击策略比较,采用重要度攻击策略时,在级联失效的作用下,仅攻击2个节点,网络便会迅速崩溃,验证了节点重要度动态评估模型的有效性;同时探讨了网络在不同模型参数下抵御级联失效的抗毁性,实验结果表明,在一定范围内提高负载系数、容量系数可以有效提高网络抵制级联失效的抗毁性;受网络拓扑结构和攻击策略的影响,需设置较大的节点容量,来预防网络的级联失效。     

基于小世界网络的软件安全风险传播分析

针对软件安全风险传播难以直观描述的问题,应用小世界网络理论对其进行了研究.首先,介绍了软件安全风险的相关概念和小世界网络的性质及模型.其次,在分析软件系统网络拓扑结构的基础上,基于小世界网络理论建立了软件构件间安全风险传播的动力学模型,得到软件安全风险的传播结果,并分析影响软件安全风险传播的关键因素.最后,以某型飞机软...