低空空域飞行冲突避让算法

为了预防航空器在低空空域飞行中发生相撞, 根据空中交通管理规则的飞行间隔规定, 采用速度矢量三角分析法, 分析了避免冲突的基本条件, 确定了航空器B与航空器A的速度矢量关系, 提出了调整速度和改变航向两种解决方法, 推导出速度和航向改变量的计算公式。通过系统演算和DRS-98型雷达管制模拟机的验证表明, 在任何情况下都能够使用改航法避让飞行冲突, 航空器之间的距离和航向差越大, 航向的改变量就越小; 当航空器之间的距离大于6倍的飞行间隔时, 应当使用调速法避让飞行冲突, 这样航空器可以继续保持原定的飞行航线。     

低空空域容量评估研究综述

梳理了空域容量的基本概念,回顾了空域容量评估方法研究的起源与发展历程,总结了4种典型空域容量评估方法(基于数学计算模型的评估方法、基于管制员工作负荷的雷达模拟机评估方法、基于计算机仿真模型的评估方法与基于数据驱动的评估方法)的主要研究成果,结合中国空域管理现状与改革需求,提出了低空空域容量评估框架,分别介绍了低空空域分类与航路划设、起降机场选址布局与容量评估、低空空域容量影响因素分析以及低空空域容量评估方法相关内容,结合未来发展趋势提出了展望。研究结果表明：低空空域分类与划设是容量评估的基本前提,应充分考虑低空空域环境的复杂性,结合航空器性能、应用场景科学规划;起降机场是低空空域环境的关键节点,场点选址与内部结构将直接影响整体低空空域容量水平;低空空域容量影响因素分析是关键步骤,发挥着与低空空域容量评估结果相互验证的作用;目前,尚未形成成熟的低空空域容量评估方法体系,重点介绍了3种方法,分别为基于阈值的空域容量评估方法、基于几何拓扑的空域容量评估方法以及基于控制变量的空域容量评估方法;总体来说,低空空域容量评估是实现低空空域资源合理配置、保证低空空域运行安全高效的重要内容,应结合中国空域管理特点,开展因地制宜的低空空域容量评估方法研究与试点验证。     

江苏省通用航空低空空域资源现状及特征分析

空域资源一直是通用航空产业发展的瓶颈,也是制约江苏省通用航空发展的关键因素之一。文章深入分析了江苏省通用航空可利用空域资源现状,并总结江苏省通用航空可利用空域资源特征,以期为江苏省通用航空空域资源合理利用以及通用航空活动空域申报提供参考。     

基于扩展摩尔邻域的自由飞行冲突风险研究

为解决三维空间中,自由飞行条件下航空器间的飞行冲突风险判定问题,提出了基于扩展摩尔邻域的飞行冲突风险判定方法.首先分析平面摩尔近邻模型的特点,将其扩展至三维离散空间;然后建立水平、垂直飞行冲突风险可能性表格,提出计算三维飞行冲突风险的方法;最后分别用水平、垂直飞行冲突风险分开和同时计算的方法对同一仿真数据进行计算.结果表明:采用扩展的三维不同层摩尔邻域可以实现空域内航空器的飞行冲突风险的快速计算;水平、垂直飞行冲突风险同时计算的方式可以更快速地解决问题;同时,空间基础单元的间隔选择也会极大影响模型的运算效率.     

复杂低空混合飞行态势安全特性研究

为揭示复杂低空混合飞行态势中蕴含的安全特性,本文从复杂低空环境特点、航空器个体异质行为特征出发,构建了低空飞行行为模型;运用Agent技术,NetLogo平台构建了复杂低空混合飞行态势仿真环境,仿真分析了飞行量、平均速度、飞行冲突等特性参数之间的相互关系及其影响规律.研究结果表明：飞行冲突随飞行量增加呈先缓慢增加,后急剧增加的趋势,随平均速度急速递增趋势,当飞行量达到80架次、平均速度约300km/h时,低空飞行态势安全性和效率均较高;通航活动的混合比例和冲突探测距离对复杂低空飞行态势安全性具有明显影响,当混合比为3:2:4:1,冲突探测距离为4km时,可显著提高飞行态势的安全性和稳定性.     

飞行冲突智能调配系统开发

将飞行冲突调配分割成同高度判定、最小水平间隔判定和航向规避3个规模较小的子问题，构造了飞行冲突智能调配系统的拓扑结构及调配流程．引入广义指派的组合最优化算法和人工神经网络控制技术，用VB．net和Matlab进行系统开发．模拟运行表明，该系统可为管理者提供用于防止冲突的智能化方案，包括短、中、长期的计划，以提高飞行管理效率和飞行的安全性．     

雷暴低空风切变引起的长周期飞行振动

典型尺度的雷暴低空风切变以长周期振动频率激励飞机,使其偏离预计下滑航迹.在正弦风切变假定下,利用计算机计算和飞行模拟器模拟研究了长周期振动频率上下的正弦波风切变对飞机着陆航迹的影响.结果表明,计算机计算与飞行模拟器模拟得到的飞行航迹并不完全一致,说明用现有模拟飞行器模拟模式训练飞行员处置雷暴低空风切变是不全面的.     

空域分类技术研究

空域是国家重要资源,是航空器的活动区域。对空域进行科学统筹管理,实现空域使用的效益最大化极为重要。空域分类是空域管理的重要组成,国际民航组织规定空中交通服务空域必须按要求进行分类和命名。本文通过研究国内外空域分类现状,对比分析中美两国空域分类和运行情况,总结了我国空域分类和规划的不足之处;在学习和借鉴航空业发达国家空域分类成功经验的基础上,概括了我国空域分类应考虑的主要因素,并参照国际民航组织和欧美等国的空域分类标准提出适合我国航空业发展的空域分类调整建议。     

固定航路最优飞行冲突解脱模型

针对在固定航路条件下多个航空器之间的冲突解脱问题,提出了改变航向的飞行策略,比较了自由飞行条件下和固定航路飞行条件下的最优飞行冲突解脱模型。以航空器性能和航路空间为约束条件,以冲突解脱时间为目标函数,运用最优化控制理论和微分方程,计算了不同初始条件下的总冲突解脱时间。计算结果表明:当航空器的解脱终点从(80,0)变为(65,0)时,总冲突解脱时间减小了32s;当航空器的解脱速度从833km.h-1降低为759km.h-1时,总冲突解脱时间增大了12s;当航空器的初始位置由(20,0)增大为(29,0)时,总冲突解脱时间仅增大了2s。航空器的解脱终点和解脱速度对冲突解脱时间影响较大,而航空器的初始位置对冲突解脱时间影响较小。     

基于SMILO-VTAC模型的复杂低空多机冲突解脱方法

针对传统SMILO-VTAC模型的2种不受控情形, 提出了面向不受控情形的复杂低空多机冲突解脱模型; 在传统SMILO-VTAC模型的基础上, 考虑复杂低空空域物障限制条件, 提出了面向物障情景的低空多机冲突探测与解脱模型; 结合通用航空活动任务优先等级, 建立了基于任务优先性质的多机冲突探测与解脱规则和流程; 建立了多航空器对头汇聚场景, 基于提出的方法进行仿真验证。分析结果表明: 相比传统SMILO-VTAC模型, 提出的方法能够满足不受控情形的多机冲突探测与解脱实际需要, 并能根据任务优先等级计算方案, 解脱成本分配合理, 符合复杂低空空域航空器的特点; 提出的方法在航空器数量不大于4架次时, 求解时间略长, 但基本控制在1 s以内; 当航空器数量大于4架次时, 求解时间小于传统SMILO-VTAC模型; 当航空器数量不小于7架次时, 求解时间远低于传统SMILO-VTAC模型; 在将优先级因素加入考量后, 方法的平均解脱成本较传统SMILO-VTAC模型增加了10%~20%, 以少量增加平均解脱成本为代价, 实现了解脱成本依照优先级顺序的分配, 将高优先级航空器解脱成本向低优先级航空器传递。可见, 在多航空器运行和多优先级情景下, 改进方法具有更高的解脱效率, 在相同计算时间内具有更高的解脱架次极限。     

基于航班延误的机位冲突概率计算方法

为了定量描述航班随机延误对机位分配计划的影响,构建了同机位航班占用时间发生冲突的概率计算方法。首先,基于国内某机场实际航班数据,建立了航班到达延误概率的正态分布模型和起飞延误概率的混合正态分布模型,采用极大似然法和期望最大化（Expectation Maximization,EM） 算法分别对模型参数进行了估计;然后采用JB （Jarque-Bera） 检验和交叉验证法,验证了模型的有效性。在此基础上,根据机位占用冲突机理推导出同机位连续航班间的冲突概率计算公式,量化了同机位连续航班的冲突概率与两航班的延误规律和间隔时间的关系。冲突概率可用于评价机位分配计划中同机位连续航班间隔时间设置的合理性。     

基于雷达的多机冲突检测与调配

为防止空中飞机危险接近,保障飞行安全,提高管制员对飞行冲突的预见性和调配飞行冲突的能力,建立了基于雷达的坐标系,提出了预测多机飞行冲突的水平检测和预测冲突时间段的方法.研究表明：在水平投影面上,如果飞机Ai的保护区与飞机Aj的阴影交叉,将发生水平冲突;如果同时发生垂直冲突,那么飞机Ai和Aj将发生飞行冲突,需要在雷达监控下,通过改变航向、速度和飞行高度以避免飞行冲突.但若水平冲突和垂直冲突的时间段不交叉,则飞机Ai和Aj没有冲突,可以保持现有（平飞、下降或上升）状态飞行.仿真分析结果表明了检测和调配方法的正确性.     

基于交通冲突技术的交叉口安全可靠度分析

借鉴路网可靠性分析方法,定义交叉口安全可靠性的概念,提出基于,中突概率分布的安全可靠度理论计算方法以及基于综合交通冲突率的安全可靠度计算方法,结合实例实现交叉口安全评价的定量分析。     

基于EEMD-ELM 的航班运行风险混沌预测

针对航班运行风险可靠预测方案,以某航空公司2016-2018 年航班运行风险数据为基准,通过相空间重构,序列混沌特征的识别,构建基于极端学习机(ELM)的航班运行风险混沌短期预测模型,基于集成经验模态分解(EEMD)阈值降噪方法进行改进;最后,计算风险预测结果,分析不同方式下的预测精度. 结果表明：航班运行风险时间序列具有混沌特征, EEMD方法可抑制序列本征模态函数(IMF)的模态混叠现象;经由EEMD阈值降噪处理后,短期预测结果的修正平均绝对百分误差(MAPE)值显著下降. 证实本文航班运行风险预测方案可行且有效.