基于K-means的空中交通流模式识别

空域系统容量与空中交通态势密切相关。对空中交通态势的精确把握可有效降低当前大流量情况下的空域系统压力、提高管制员有效决策水平。提出了一种基于K-means聚类方法的空中交通流识别方法,有助于清晰把握空中交通整体态势。首先分析了空中交通流特性,然后根据雷达数据统计了主要航段在15 min内飞机架次,聚类识别为多种交通流模式,最后通过计算时段内所有飞机在扇区的总飞行时间,验证了该方法的有效性。     

京津多机场系统容量损失影响分析

全球范围内多机场系统数量和规模都在不断增长。由于终端区内有限资源的限制,邻近机场的运行存在一定的相关性,这导致了多机场系统运行效率低下。为了估计多机场运行产生的限制,本文以北京终端区为例提出一种统计分析框架对多机场系统的容量损失进行了整体分析。首先,根据理论容量模型分别计算出北京终端区各机场的理论容量,并进一步确定各机场独立运行下的实际容量;其次,以北京终端区的历史运行数据为基础,估计出三个机场及终端区系统的具有鲁棒性的Pareto容量包络曲线;最后,基于独立运行容量与相关运行容量量化出终端区各机场及多机场系统的实际容量损失。为进一步提高多机场终端区的运行效率提供建议与参考。     

基于燃油消耗的终端区进场效率评估

随着空中交通流量的增加,为缓解机场终端区拥挤及效率低下等问题提供参考指标,本文基于航空器燃油消耗的终端区进场效率指标,以弥补当前普遍使用的时间效率指标无法综合评估进场航班运行经济性、节能减排等问题。本文首先基于燃油消耗定义终端区进场航班效率指标,利用ADS-B数据提取并利用k-means聚类以天津机场为中心的40海里内的进场航班数据;接着通过飞机性能数据库(Base of Aircraft Data, BADA)油耗模型计算8月份天津机场进场航班油耗,并分析了天津滨海国际机场的进场效率,以及气象、终端区拥挤程度限制因素;最后,将燃油效率与传统进场效率作相关性检验,结果表明该指标具有合理性。     

基于航迹的终端区进场效率

随着空中交通量持续增长,空域拥堵、资源紧张、航班延误等问题愈发严重.为了在现有运行环境下提高终端区效率,提出了水平维度与垂直维度联合的终端区进场效率综合评价指标.以天津滨海国际机场为例,基于航迹数据对终端区进场效率进行分析,以评估机场短期改进的潜力.评估结果显示:天津机场终端区进场效率整体较低;不同进场方向航班进场效率不同;航班下降过程中平飞段较多,导致较大的垂直偏差和较长的额外时间;研究还发现水平维度和垂直维度效率评价指标间存在一定的相关性,随着额外时间的增加,垂直偏差也会相应地增加.天津机场可以通过更好地遵循最佳性能剖面来减少额外时间和降低垂直偏差,从而提升终端区效率.     

基于运行状态识别的无人机航迹预测

无人机航迹预测对于无人机冲突检测、任务规划及异常管控至关重要。在很多情况下难以为无人机这种复杂系统建立精确的物理模型,给基于模型的滤波方法带来一定难度。为解决上述问题,提出一种基于运行状态识别的无人机高斯过程-无味卡尔曼滤波的混合估计方法。首先,利用运行状态识别机制将无人机运行数据分为不同数据段,以确定无人机实时状态并提高预测模型的适应性;然后,根据不同的运行状态,从航迹数据中学习高斯过程递归模型,将其作为无味卡尔曼滤波器的状态转移方程,以实现更高的预测精度;最后,利用动作捕捉系统采集的真实无人机运行数据验证了所提出方法的有效性,利用均方误差检验了方法的精确度。     

星基广播式自动相关监视系统监视数据空中位置信息质量分析

为弥补广播式自动相关监视系统(ADS-B)地面站建设成本高、技术复杂以及沙漠海洋极地等地区难以搭建的不足,可在卫星上搭建ADS-B接收机,实现对全球空中交通的监测与管制。解析星基ADS-B报文、整理报文信息、提取导航完整度类别信息(NIC)、分析空中位置数据的完好性和精度信息。选取符合完好性要求的航迹点数据,统计与航路中心线的实际位置误差,运用统计学方法对航迹误差分布进行分析。结果表明,实际误差距离符合正态分布规律,95.5%的概率下空中位置的实际误差在(101.694,211.761)m,为后续的卫星基系统监视性能的可用性分析打下了良好基础。     

塔台管制电子进程单告警机制研究

针对现阶段塔台管制模拟系统缺少智能评价及反馈功能的现状,提出了基于电子进程单操作触发的风险提示告警机制。通过结合空管规则提炼出管制过程中的关键节点,研究告警机制的智能判断流程,建立了其静态和动态模型,修改并扩充了相应的数据库内容。实践结果表明,该机制有助于及时反馈管制过程中的错误和遗漏,进一步完善了塔台模拟机的系统功能。     

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。