进离场分离条件下的扇区划分模型研究

为了降低空域的工作负荷,提高空域扇区运行的安全性及简便性,在利用空域管制员工作负荷统计模型的基础上,提出了在进离场航路分离的条件下,按照空域功能同一性为优化原则进行的终端空域扇区优化划分模型。通过将飞行航段作为扇区优化的基本单元进行搜索,形成不同于传统地理性划扇的树状扇区,最大限度降低空域扇区间产生的移交与协调负荷。通过对上海终端区扇区划分的实例表明,功能性划扇由于使得扇区工作任务单一且大大降低了移交负荷,能够有效降低空域的管制工作负荷与管制工作难度。     

基于速度随机分布的低空空域小型无人机碰撞风险评估模型

碰撞风险是评价航空器运行安全性、确定航空器运行条件的关键指标。针对低空空域小型无人机数量增多导致空域安全隐患增加的问题，提出了1种基于速度随机分布的碰撞风险评估模型，确定了无人机在空域中的安全运行的条件。根据低空空域小型无人机操纵性灵活的特点，提出了针对低空空域小型无人机不同飞行动作的碰撞模板:为自由飞行的无人机设置符合实际运行的含碰撞层和避险层的双层球体碰撞模板；为沿固定路径飞行的无人机设置以机身尺寸为参考的长方体碰撞模板。考虑无人机飞行方向和速度变化快的特点，将传统无人机速度的线性分布模型改进为随机分布模型，计算无人机的相对运动关系，再利用速度矢量法计算碰撞模板扫过的空间体积。引入无人机动态定位误差、速度误差，在传统人机可靠性的基础上，建立基于速度随机分布的低空空域小型无人机碰撞风险评估模型。选取大疆M300和M600这2种型号的无人机作为验证机型，运用Matlab软件模拟特定空域场景，并分析碰撞风险与小型无人机密度的关系。通过仿真可以发现:空域内碰撞风险与无人机密度呈正相关关系；根据国际民用航空组织空域安全标准，2种验证机型安全运行的最大密度分别为4.2架/km3和5.0架/km3；在满足安全运行条件的前提下，采用新的碰撞风险评估模型，空域容纳2种无人机的数量的密度上限可分别提高106.9%和88.7%。实验结果表明，新的碰撞风险模型更加符合小型无人机运行特征，未来可以用于提升空域内无人机容量、提升空域利用率和无人机运行效率。      

中国民航安全发展及展望

系统地分析了中国民航安全的发展历程.在快速发展的同时,中国的民航安全水平持续提升.特别是自改革开放以来,从20世纪80年代初到2015年末,中国的民航安全水平从“六五”(1981~1985年)期间的运输航空百万飞行小时重大事故率5.42,发展到“十二五”(2011~2015年)期间的0.0(5年内未发生运输航空重大事故);按照近10年(2006~2015年)统计,中国民航运输航空百万飞行小时重大事故率为0.018,而同期世界平均值为0.24,是中国的13倍多.剖析了中国民航在安全理念、科学技术、安全管理和政府监管等方面所做的工作和取得的成果.展望和分析了中国民航在未来发展中所面临的空域资源日趋紧张、国产大飞机新机型应用、低空空域管理改革和通航发展,以及安全管理效能低下等在中国民航发展中出现的问题和民航安全面临的挑战.      

本期导读

系统地分析了中国民航安全的发展历程.在快速发展的同时,中国的民航安全水平持续提升.特别是自改革开放以来,从20世纪80年代初到2015年末,中国的民航安全水平从“六五”(1981~1985年)期间的运输航空百万飞行小时重大事故率5.42,发展到“十二五”(2011~2015年)期间的0.0(5年内未发生运输航空重大事故);按照近10年(2006~2015年)统计,中国民航运输航空百万飞行小时重大事故率为0.018,而同期世界平均值为0.24,是中国的13倍多.剖析了中国民航在安全理念、科学技术、安全管理和政府监管等方面所做的工作和取得的成果.展望和分析了中国民航在未来发展中所面临的空域资源日趋紧张、国产大飞机新机型应用、低空空域管理改革和通航发展,以及安全管理效能低下等在中国民航发展中出现的问题和民航安全面临的挑战。      

基于空域灵活使用的终端空域规划设计方法

随着民用航空事业的迅速发展,军、民航对空域需求的矛盾进一步加剧,空域资源的有效管理和科学规划成为空管研究的热点.文中在借鉴国外灵活使用空域的基本方法的基础上,提出基于灵活使用空域的终端空域规划设计的基本方法,并通过对上海终端空域的算例对比分析,表明该方法优于传统的终端空域规划方法.      

城市物流无人机低空空域交通量预测

为探究城市物流的无人机配送需求及低空空域交通量,提出了1种考虑公众意愿程度的无人机配送包裹量预测方法.基于二元Logistic回归模型构建了无人机配送的公众使用意愿模型,综合考虑公众使用意愿和包裹标签(即包裹是否去往国内或国外、是否去往城市或农村、载具是否为无人机、是否低于特定重量等)估算了城市无人机配送的需求量.以广...     

基于MAS/工作流的LAAMS系统框架研究

低空空域综合管理系统（low altitude airspace management system,LAAMS）是为解决传统低空空域管理中暴露的缺陷而设计的信息化系统,利用计算机信息化技术,建立高效协同的系统计算模型是系统建设过程中的关键性工作。设计了基于MAS/工作流的LAAMS系统模型,提出了层次式的Agent建模思路,分别建立了角色Agent、决策Agent以及服务Agent。此外,对Agent的内部体系结构、Agent间的协作机制,以及系统模型中的工作流建模方式进行了设计。     

基于模糊方法的飞行程序评价

飞行程序是飞机飞行的生命线,飞行程序的好坏直接影响到飞机的飞行安全,在参考国内外评估方法的基础上,提出了一种飞行程序的模糊综合评价法。通过分析飞行程序的设计、验证及应用,提出了综合评价的五方面因素,建立综合评判因素集,采用二元相对比较法建立各评价因素的权重,再用多种综合评价函数进行评判分析,进行了二次评价,得出评价结果。以当前正常运行的某一飞行程序为例,进行了有效评价。     

基于熵权改进-TOPSIS法的扇区复杂度评估方法

扇区复杂度评估是开展空域规划、制定空域资源调配策略的关键和基础,为解决复杂度评估多因素耦合影响及现有评估方法简单和主观性问题,研究提出基于熵权改进-TOPSIS法的扇区复杂度评估方法。针对扇区运行特点,从空域静态结构、交通运行状态、动态限制情况3个维度,新构了包括航路结构、航空器潜在冲突、恶劣天气等8个具体量化指标,形成了全面反映空域扇区复杂度的多维评估指标体系。运用高斯分布异常值检测处理方法,消除了极端异常值对评估的影响,结合熵权法客观权重计算的优势,建立了更贴近扇区实际运行情况、符合主观认知的基于熵权改进-TOPSIS法的扇区复杂度评估方法。本研究以北京区域扇区为例进行验证分析,以均衡扇区复杂度为标准,分别从多扇区间横向对比和单扇区不同时段对比2个场景对扇区复杂度进行评估分析,并与专家评估结果进行了对比验证。结果表明：2个场景的复杂度均处于不均衡状态,说明当前北京区域空域资源分配在时间和空间这2个维度均存在一定的失衡,依据评估结果,可针对性的开展空域结构调整与交通流优化工作。相较于专家经验评估结果,本方法评估结果与专家主观认知吻合度高达80%,验证了本文方法的可行性、准确性和有效性...     

基于Logistic模型的大面积航班延误预测方法研究

航班大面积延误发生时,对其后续发展做出准确的预测能够减少自身损失.研究从固定空域的角度出发对航班大面积延误进行预测,给出了基于Logistic模型的延误航班数量与航班累计延误时间的预测方法.考虑到航班数量的实时性,模型中采用时间变化量为参数,并借助2013年8月17日下午我国华北地区某空域航班大面积延误实际数据对Logistic曲线进行了拟合,对延误累积阶段和延误消散阶段分别进行计算,确定各自参数,最后得到预测数据.预测时刻距当前时刻越近,精度越高;预测的延误航班数量和航班累计延误时间与实际数据的最大相对误差分别为3.9%和3.6%.      

基于AFP的航班延误研究

针对现行地面延误策略对航班延误分配不当问题,对限制空域进行了分析,以空域流量策略为基础,分析航班延误的目标和约束条件,建立航班延误模型,采用矩阵的遍历来确认航路.通过算例与地面延误策略进行比较,对采用AFP进行航班延误分配的有效性进行了验证.结果表明,该方法有效减少了航班延误.     

基于极大代数的多航空器无冲突4D航迹生成

航空器在同高度汇聚飞行时总会存在飞行冲突,文中根据极大代数法的思想,将航空器到达交叉点离散的过程线性化,并且针对同一终端区航空器离场向同一导航点汇聚的实际航路结构,给出了问题的具体描述,建立了具体的终端区单航路极大代数服务模型,并将其推广到通用情况下.在单航路模型基础上根据极大代数思想设计了终端区航路汇聚模型,解决了同高度航空器汇聚的冲突问题,可以将2条线型航线在交叉点的冲突规避,实现4D航迹的无冲突预测.对模型进行了算例验证,结果表明,极大代数能够较好的解决航空器航迹冲突的问题,实现航空器到关键点的无冲突放行,从而一定程度上提高了空域资源的利用率.     

管制员工作负荷回归模型及应用

根据空中交通管制员工作的特点,以时间为度量量化了管制员工作负荷,并分析了进离场飞行架次对于管制员工作负荷的影响。以进离场飞行架次为自变量,管制员工作时间为因变量,首次采用神经网络建立管制员工作负荷非线性回归模型;针对BP算法的缺点,提出了改进的BP算法;最后应用回归模型,结合DORATASK方法实现了对昆明终端区空域的容量评估。     

空中交通流线性二次型最优控制

针对空中交通流量需求的日益增长,通过对交通流LWR理论进行改进与元胞模型理论相结合,建立改进的一维元胞传输模型.采用离散控制系统线性二次型最优控制理论对模型进行了分析研究,实现对特定区域内流量进行预测.利用Matlab对系统进行了仿真,对不同流动比例系数下得到的控制序列和反馈增益进行比较,通过采样数据的比较,得出的结果显示,空域单元的飞行流量得到改善.     

Multi—Agent系统在飞行冲突探测与解脱中的应用

介绍了Multi—Agent系统在飞行冲突探测与解脱中的具体应用,将航空器看作具有各自目标如目的地、到达时间和服务标准等的智能体,提出采用协作式多智体协商技术来有效解决冲突问题,并建立了基于Multi—Agent系统的飞行冲突探测与解脱模型。航空器Agent之间可通过航空器数据链通信,采用单调让步协议（MCP）协商,自动就冲突解脱方案达成一致,在保证安全间隔的同时实现空域容量的有效利用。     

民航飞行学员心理品质对绩效表现的影响研究

基于已有心理评价体系,定量分析飞行学员心理品质对其绩效的影响.结构方程模型法适用于整体分析复杂作用关系和定量分析作用强度.将此模型特点应用于心理品质和绩效关系的分析中,即可解决心理品质和绩效成绩间关系难以整体、定量分析的难题.同时,利用模型的可优化性特点,针对心理品质指标进行定向优化,即可得到信度更高的定量分析结果.计算结果表明了模型的可优化性,模型优化后,拟合度指标(CMIN/DF 指数为1.171)和信度指标(克朗巴赫α指数为0.799)均优于初始模型.同时,模型定量计算出心理品质与绩效成绩间的路径系数.其中,情商因素对于理论成绩(路径系数为0.87)和飞行成绩(路径系数为0.66)均呈显著影响,且与危机应对能力具有中等水平相关性(路径系数0.59),为心理品质中的决定性因素,是飞行学员心理选拔的重点.但由于静态局限性,模型无法实时测量.      

改进人工势场法在解决飞行冲突问题中的应用

飞行冲突的探测和解决是实现自由飞行的关键问题,改进后的人工势场法可以应用于飞行冲突的解决.文中介绍了多-Agent系统和人工势场法,将飞机当作能主动识别环境中动态障碍物的个体Agent,建立了相关的数学模型,应用改进人工势场的方法,将飞行冲突的解决扩展到三维空间.仿真实验表明该算法能有效解决飞行冲突.     

无人机飞行计划管理系统研究

当前无人机用户不办理任何飞行审批手续,对航空安全造成严重威胁,必须加强管控。为确保无人机飞行安全,需注重其飞行动态控制,通过飞行计划监督无人机飞行活动,由此提出一种无人机飞行计划管理系统。系统在分析无人机飞行计划基本元素、表达模型及其生命周期的基础上,设计了管理飞行计划的三大模块,即计划处理模块、计划验证模块和计划执行模块。其中,计划处理模块实现申报和校验飞行计划;计划验证模块通过加载空域数据、地理高程数据、GRIB 气象数据验证飞行计划的可执行性;计划执行模块监视飞行计划执行进度,管理飞行计划执行状态的变更。系统运行验证表明,可有效管理无人机飞行计划,并可在仿真平台实现由无人机飞行计划生成初始模拟航迹的及时运行和监管。      

基于神经网络的空中交通管制决策支持系统

设计了一个实时的空中交通管制辅助决策支持系统。系统按照决策支持系统理论框架搭建，利用神经网络技术实现。叙述了系统的主要模型：空域流量预测模块，空域状态识别模块和冲突解决方案产生模块的实现过程。实验数据表明，神经网络的误差收敛性较好，满足了空中交通管制的实时性要求，系统具有较好的辅助决策效果。     

连续下降进近(CDA)航迹的 Gauss 伪谱优化方法

针对优化恒定下滑角的直线连续下降进近(CDA)飞行航迹问题,采用高斯伪谱法将 Bolza型最优控制问题(OCP)转化成飞行器不同襟翼状态下的非线性规划问题,得出时间优化连续下降进近飞行航迹.对连续下降进近的飞行器建立动力学模型,确定飞行位置的状态变量及航迹角的控制变量,提出时间最小化性能指标.选取 B737-800机型,在终端区和飞行状态限制条件下利用 GPOPS工具仿真高斯伪谱法时间优化航迹,确定 TOD 位置和飞行速度控制曲线.并与其它 CDA 航迹算法进行比较研究.对比分析终端区17条 CDA 航迹及1条传统阶梯式进近航迹的进近状态,结果显示,采用高斯伪谱法获得的 CDA 航迹相比于传统进近航迹的下降时间缩短了16.67%,且优于其它算法获得的 CDA 航迹.验证使用高斯伪谱法优化 CDA 航迹可节省下降时间,提高航迹预测的精度和飞行控制系统的计算效率.