基于低空风预测模型的救援航迹修正规划方法

针对低空救援航迹易受到侧风影响难以获得准确的航迹规划路径问题,采用数据融合方法预测低空风,修正航空器的低空规划航迹.首先,将飞行区域内的国际交换站作为观测点,通过应用基于无迹卡尔曼滤波（UKF）的数值气象预报释用技术,将观测点的风速、风向记录数据与预报值进行融合,建立低空风预测模型;其次,利用该模型,校正预报数据的系统误差,得出修正的风预测值;最后,结合航空器的爬升率、巡航速度等性能参数与所经航路点的风速、风向信息,依据速度矢量合成原理,修正各航路点的过点时刻.仿真实验表明,与传统的卡尔曼滤波预测方法相比,由UKF方法预测得到的风速、风向RMSE分别减少了12.88%与17.50%,对初始规划航迹的修正更为精确.      

基于BADA及航空器意图的四维航迹预测

为了提高航空器四维轨迹预测的准确性,提出了基于航空器性能数据以及航空器意图的四维航迹预测方法.通过统计分析航空器实际雷达轨迹数据,根据水平轨迹、高度和速度剖面等构建了航空器意图模型.采用航空器意图模型与航空器动力与运动学模型相结合的方法,考虑气象因素,基于性能数据设计了四维航迹预测模型.以国内某机场进场航班ACA025与CES2161为例进行了模拟,将预计到达时刻与实际到达时刻的误差作为评价指标,结果表明:本文提出的算法可以将通过航路点时刻的误差控制在30 s以内.      

基于混杂系统理论的无冲突4D航迹预测

为增大空域容量,在战略航迹规划阶段,设定航空器爬升、下降和平飞3个飞行状态和7组高度和速度参数规划航空器4D航迹.基于不同航段的航空器动力学模型,采用混杂系统理论, 建立了不同航段之间的状态切换模型,以及同一航段内航空器质量、空速、高度和航程连续变化的航空器运行状态演化模型. 通过调整航空器到达时刻和飞行速度,规划了多航空器无冲突4D航迹.算例仿真结果表明,在满足航空器性能约束的前提下,用混杂系统递推法规划的航空器起飞4D航迹计算时间在3 s以内;这两个模型准确反映了航空器在水平剖面和垂直剖面内的飞行状态变化;本文提出的航空器无冲突航迹规划方法是有效的.      

基于贪心策略下混合蚁群算法的无人机航迹规划

针对复杂环境下无人机航迹规划中航行误差的校正问题,提出一种改进的蚁群算法.该算法在蚁群算法的基础上,首先将粒子群算法中的适应度作为启发值引入信息素更新中,改进了原始的信息素更新模型;其次使用贪心策略在选择校正点时进行剪枝运算,优化了算法的选择策略;最后使用A*算法替代原始算法的随机初始化,修改了信息素的更新方式,优化了生成路径的质量.对规划路径,使用Dubins曲线对航迹进行光滑,光滑后航迹既能满足航迹约束,也能满足飞行器的性能约束.研究结果表明:在参数设置上,当蚁群数量较大时,设置较小的启发值常数能获得更好的结果;对贪心蚁群算法使用A*算法进行初始化,能有效加速蚁群算法收敛速度,提高解的质量,实验显示改进后航迹长度减少了约6％,时间减少了约25％.     

基于遗传算法的飞行器航迹规划研究

针对飞行器航迹规划问题展开研究,提出了一种基于遗传算法的飞行器航迹规划方法.该算法采用一种变长实值基因编码方式和一组重新设计的与之对应的进化算子.仿真实验结果表明,该算法能够快速有效地完成航迹规划任务,获得较为满意的航迹,同时也能满足在线实时规划的要求.     

城市低空物流无人机航迹规划模型研究

为提高物流无人机在城市低空环境下配送的安全性和公众接受程度,保证运输经济性,提出一种考虑运行风险、噪声水平和运输成本的城市低空物流无人机航迹规划方法。采用栅格法进行空域环境表征,建立基于风险的城市空域环境模型。结合物流配送要求,建立多目标、多约束的物流无人机航迹规划模型。采用改进A*算法进行求解：为降低航迹代价,设计估价函数预估成本;为保证飞行安全,引入安全保护区确保间隔;为提升搜索效率,采用动态步长加快搜索进程。仿真结果表明：本文模型和算法所得航迹的运行风险小、噪声水平低、运输成本低,能够实现多目标优化。分析模型参数可知,当各子目标代价权重分别为0.6、0.1和0.3时,规划航迹最优。保证其余参数不变,增大安全间隔,则风险代价、运输成本代价总体呈增加趋势,噪声代价减少。在本文规划环境下,参考大疆经纬200无人机参数,在安全间隔取15 m时,综合代价最小。     

利用BéZier和B样条曲线模拟飞机航迹的方法

为克服用运动方程生成航迹曲线时无法控制曲线形状的缺陷,根据民航飞机遵循计划航路点飞行的特点,提出了利用BéZier曲线和B样条曲线生成飞机航迹的方法.用直线段距离和逼近BéZier曲线和开放均匀B样条曲线的长度近似计算航迹曲线长度,根据飞行计划中航路点位置的相互关系和飞机实时飞行的速度、位置等,生成BéZier曲线飞行航迹控制点后得到航迹曲线,此外,B样条曲线则不需要生成新控制点就能产生合理的航迹曲线;利用相应的B6Zier曲线或开放均匀B样条曲线插值公式计算出下一个航迹点位置.仿真结果表明:用本文两种方法计算出的航迹与真实航迹相符;与运动方程方法相比,具有能生成多种形状航迹曲线的优势;在18个航路点条件下,用BéZier曲线模拟航迹的计算时间为0.13 s,满足实时性要求.     

天气不确定因素的单机场动态随机模型研究

针对单机场地面等待问题,根据我国民航系统的实际情况,将天气情况不确定加入到目标函数中,将天气情况不确定导致的航班价值,空中和地面延迟以及总延迟的损耗作为输入,采用线性规划的方法,得出衡量优化的地面等待策略的系统参数,对航班执行地面等待策略,提出了考虑天气因素的单机场动态随机模型,并研究了其实现方法.     

基于BDS和改进鱼群算法的无人救生船航迹规划

为了进一步缩短无人救生船搜索和救援的时间,鉴于目前现有路径规划模型的局限性,提出了一种基于BDS和一种改进鱼群算法的无人救生船路径规划系统.该系统由北斗卫星与基于时间优化的改进鱼群算法配合进行实时的全天候路径规划,利用云平台建立模型对各参数影响因素分析,进一步实现自主躲避移动障碍的目的 .并在厦门市集关区附近海域进行仿...     

基于BCOP的终端区四维航迹预测研究

简述了航迹预测的重要性和算法,对飞机进行受力分析和运动分析,建立了飞行航迹预测数学模型,提出了基于波音爬升程序（BCOP）的终端区四维航迹预测模型,使用波音爬升程序和MATLAB进行了算例仿真,仿真结果表明该模型简便易行,预测准确．     

基于改进加权一阶局域法的空中交通流量预测模型

空中交通流量精准预测是实施空中交通控制和管理的重要前提.针对空中交通流量时间序列的内在混沌动力特性,研究了基于改进加权一阶局域法的混沌交通流量时间序列预测模型.首先,提出了一种临近相点演化加权的改进一阶局域预测法,并通过在预测过程中构建误差序列进行预测结果修正;其次,利用关联维数出现饱和现象验证了4组不同统计时间间隔的实测空中交通流量时间序列均存在混沌特性;最后,在对空中交通流量时间序列进行相空间重构的基础上,利用改进加权一阶局域预测方法进行了流量预测结果的对比实验.结果表明,4组空中交通流量时间序列预测精度均有提高,时间尺度为10 min的流量预测效果最好,预测相对误差减小了29.7%.      

基于航空器自主运行的空中交通复杂性建模

针对航空器自主运行模式的空中交通运行态势评估问题,本文重构了基于分布式空中交通管理系统的空中交通复杂性评价方法,并仿真验证了该方法在航空器冲突探测和自主航迹规划中的应用。首先,基于自由航路空域和航空器自主运行模式定义了空中交通复杂性,在通过三维空域栅格模型量化航空器时空位置的基础上,构建复杂度计算模型以反映航空器位置、航向、航速对空域各栅格的实时复杂性影响;其次,基于实际管制扇区(ZSSSAR01)及高度层,分别模拟自由航路与固定航路运行模式,对比两者空中交通复杂度时空分布差异;并结合自由航路运行模式,在空中交通复杂性与航空器冲突指标(冲突率、冲突比例)相关性分析的基础上,研究空域复杂度阈值确定方法;最后,初步探究基于空域复杂度阈值进行航空器自主航迹调整的方法,评估其运行效果。仿真实验结果表明：自由航路运行模式相对固定航路运行模式可显著降低空域最大复杂度值(平均降幅119%);模型计算得到,空中交通复杂度与空域中航空器冲突指标有强相关性(相关系数大于0.90);基于复杂度和复杂度阈值的航迹调整策略具备一定可行性。     

基于模糊约束的空中交通流量预测模型研究

鉴于传统流量预测模型存在预测精度差、耗时长、效率低的不足,将模糊约束引入空中交 通系统,用于表示人工智能领域中一些不确定的信息,构建了基于模糊约束的空中交通流量预测模型。通过分析影响模糊约束的决策向量、模糊参数向量及模糊约束集三个因素,提出预测模型 的构建流程,选取空中交通路线多转折点,并获取模糊矩阵,建立了空中交通流量预测模型。实验结果表明,对空中交通流量进行预测时,采用改进的预测模型相比传统预测模型的预测结果较 优、耗时较短、精度较高。     

基于鲁棒性提高的航班计划优化模型

为了减少由于各种原因导致的航班延误情况,提高航班计划的鲁棒性,在对某航空公司冬春航班的某月10 d航班延误数据进行分析的基础上,建立了基于鲁棒性提高的航班计划优化模型.该模型在制订航班计划时考虑鲁棒性因素,并且通过约束成本控制航班运营成本的增加.为了验证模型的准确性,通过Lingo进行建模,并代入10 d的航班数据进行...     

基于轨迹谱聚类的终端区盛行交通流识别方法

为了改善终端空域扇区和进离场航线对实际空中交通的流量及空间分布的适用性,研究了从大量航空器飞行轨迹中识别主要交通流的方法.在分析飞行轨迹空间特征的基础上,建立了基于3D网格的轨迹间相似性模型.利用谱聚类算法对终端区飞行轨迹样本进行聚类划分,提出了一种基于轨迹聚类核密度估计的盛行交通流和异常轨迹的识别方法,用于从空管雷达记录的飞行轨迹中识别出盛行交通流的实验.实验研究结果表明:该方法将1 476条轨迹划分为5个聚类,识别出5个盛行交通流,且识别结果未受到异常轨迹的影响.      

基于改进BML模型的交通事故下路网交通运行状态分析

针对BML模型在分析交通事故对路网交通运行状态影响方面的不足,考虑事故发生时车辆为回避阻塞点而改变行驶路径等行为,对BML模型中事故点前车辆的行驶规则进行改进,使之与实际车辆的驾驶行为更加接近. 在改进模型的基础上,分别就路网交通流密度一定时,事故点数量变化对交通流平均速度的影响;事故点数量一定时,路网交通流密度变化对交通流平均速度的影响;事故点前各格点车辆转移概率对交通流平均速度的影响;车辆在事故点前各格点的转移概率分布函数不同对系统运行状态的影响等四个问题进行模拟研究,通过对模拟结果进行分析,得出了一系列有意义的结论.     

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针对BML模型在分析交通事故对路网交通运行状态影响方面的不足,考虑事故发生时车辆为回避阻塞点而改变行驶路径等行为,对BML模型中事故点前车辆的行驶规则进行改进,使之与实际车辆的驾驶行为更加接近. 在改进模型的基础上,分别就路网交通流密度一定时,事故点数量变化对交通流平均速度的影响;事故点数量一定时,路网交通流密度变化对交通流平均速度的影响;事故点前各格点车辆转移概率对交通流平均速度的影响;车辆在事故点前各格点的转移概率分布函数不同对系统运行状态的影响等四个问题进行模拟研究,通过对模拟结果进行分析,得出了一系列有意义的结论.     

基于航空OD客流的重力模型逆向算法

为了由航空OD（起讫点）客流数据及航线距离数据估计机场旅客吞吐量,结合哈密顿图简化算法机理,推导了简化代数算法．以我国15个主要机场之间航空0D客流数据为例,标定了模型参数,并利用两种逆向代数算法预测机场旅客吞吐量,结果吻合良好．与标准代数算法相比,简化代数算法需要的数据少,尤其适合于缺乏完整数据的大规模OD矩阵分析．     

基于改进MD模型的区域交通方式划分预测方法

分析了MD模型的基本原理;综合考虑出行时间、费用、安全、方便和舒适等5个因素对出行方式选择的影响,完善了出行牺牲量的量化方法,加入了安全性、舒适性、方便性的量化指标及其量化方法;建立了基于改进的MD模型的区域交通方式分担率预测方法,并提出了预测流程及预测模型中关键变量的求解算法;以沪宁通道内客运方式分担率的预测为实例,对比分析了改进前后MD模型及Logit模型的预测结果。验证了改进后MD模型能较好地模拟区域交通方式选择过程,预测有效可行。