区域导航航路和进离场程序设计分析与仿真

文章从区域导航的基本特点和设计标准出发,提出利用空地一体化的网络模拟飞行与管制环境进行仿真的新思路。通过大量统计数据分析区域导航程序在减少飞行误差、缩短飞行时间和距离、提高飞行安全性和经济性等方面的效果,作者提出了航路区域导航程序设计仿真的方法、思路,同时,设计并分析成都飞丽江的区域导航航路。     

基于CNS性能的平行航路侧向碰撞风险模型

为了解决雷达管制环境下平行航路间距的安全性问题,分析了管制员对飞机侧向偏航的干预过程,在分析研究传统碰撞风险模型的基础上,综合考虑通信导航监视(communication, navigation and surveillance, CNS)性能及管制员干预,分别建立了包含和不包含人的认知可靠性的平行航路侧向碰撞风险评估模型.通过算例分析了管制干预、通信、导航、监视性能对最小航路间距的影响.结果表明:与通信和监视性能相比,CNS性能中的导航性能对碰撞风险的影响相对较大;为缩减航路间距,建议采用RNAV 2导航规范;提高人的认知可靠性可有效减小平行航路的间距.      

基于VOR导航的平行航路侧向碰撞率计算模型

为了有效确定平行航路安全间隔与评估碰撞风险, 分析了侧向碰撞影响因素, 利用Reich模型和概率论理论, 建立了非洋区VOR导航下平行航路的侧向碰撞率计算模型。对Reich模型进行了改进, 以圆柱体碰撞模板代替传统的长方体碰撞模板, 推导出平行航路侧向碰撞率的计算公式, 利用事件的概率运算法则, 给出VOR导航下航路飞行时两机侧向重叠概率的计算模型。计算结果表明: 给定航路侧向碰撞率小于规定值, 所设定的平行航路间隔在给定的飞行环境下是安全的, 符合客观实际, 因此计算模型可行。     

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基于性能的导航（Performance Based Navigation,PBN）飞行程序设计方案的优选对提高终端区空域的容量,空中交通管理工作的质量、效率,甚至飞机的飞行安全至关重要.但在实际操作中,PBN飞行程序设计方案的评估通常由有关专家根据机场的特点,依据专业知识及经验来确定优选方案,存在主观性和随意性的缺陷.为了提高PBN飞行程序设计方案优选的合理性和有效性,本文构建了PBN飞行程序设计方案的评价指标体系,建立了基于相对优势度法的区间数多属性评价模型.在该模型中,属性权重及评价指标值均采用区间数形式赋值,这些区间数用于计算备选方案的相对优势度,通过选择最大相对优势度来确定最佳方案.实例证明,所提出的评价模型能充分利用决策信息,有效地解决PBN飞行程序设计方案的优选问题.     

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.     

基于飞行跟驰模型的纵向安全间隔计算方法

为了精确计算飞机飞行的纵向安全间隔, 分析了纵向间隔的影响因素, 利用管制员和飞行员的反应时间统一度量人为因素对纵向安全间隔的影响, 根据反应时间建立了飞机飞行跟驰模型。通过量化反应时间对纵向安全间隔的影响, 提出了考虑反应时间的安全间隔计算方法。仿真计算结果表明: 在航路飞行阶段, 相近飞机的纵向间隔小于3·0km为纵向危险接近, 为了保证跟驰飞行安全, 纵向间隔最小应为3·6km。可见模型和方法是可行的, 能够为飞行间隔标准的制定提供理论依据。     

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为了对京沪区域导航平行航路的DME／DME导航性能进行分析，本文在国际民航组织的DME／DME导航精度计算方法的基础上，考虑我国地理坐标系的特点，修正了导航精度计算方法。借助Maplnfo工具软件，确定了京沪区域导航平行航路的DME／DME定位有效区域。结果表明在京沪区域导航平行航路上，能够实现DME／DME有效区域多重覆盖，其导航精度在3，2海里以内，满足RNP4的精度要求。     

GIS空间分析技术在电子海图显示信息系统(ECDIS)中的应用

电子海图显示信息系统(ECDIS)的出现是航海技术革新的又一里程碑,它给航行安全提供了有力的保障。特别是ECDIS中的自动航线设计和自动航路监视功能让驾驶员操船变得像开汽车一样简单,但是实现这两个功能的程序设计复杂,而且速度缓慢。本文探讨了在VB环境下利用GIS(geographic information system)空间分析函数自动实现这两个功能。实践表明本文介绍的方法通俗易懂、程序简单,而且可以根据用户的特殊需求方便地进行二次开发。     

带偏好的交叉航路角度优化模型

为揭示交叉航路结构对空中交通影响的内部机理,有效打通航路节点运行瓶颈,研究了航路交叉角度优化问题. 首先,在分析航班飞行时间和航班油耗与航路基本相交结构角度关系的基础上,构建了交叉航路角度结构;其次,基于交叉航路交通量分布特征,建立了飞行时间和油耗偏好的交叉航路角度优化模型;最后,选取典型交叉航路进行了模型验证. 研究结果表明:航班飞行时间和油耗存在线性负相关关系;单一考虑时间优化时,航班总运行成本增加0.54%,仅考虑油耗优化时,总成本减少2.89%;无偏好优化时,航班总运行成本减少3.82%;考虑偏好时,在时间权重系数等于0.4处取得极小值,此时总运行成本降低5.26%,且空域内油耗密度、飞行冲突次数和管制员工作负荷3个指标的均值分别降低20.41%、56.12%、46.24%;优化后构型对原始空域结构的平均角度扰动为11.88%.      

转弯航路碰撞风险模型

引入时间变量和时间间隔变量,分析了飞机之间任意时刻的标称间隔和碰撞风险,建立了基于时间间隔分布、飞机流率、机型比例与转弯角的碰撞风险模型,计算了转弯航路的碰撞风险,分析了不同参数对碰撞风险的影响.分析结果表明:碰撞风险是随着航段起始点到转弯点的距离与飞机流率的增大而逐渐增大,随着飞机到达转弯点的最小时间间隔的增大而逐渐...     

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航班计划运行仿真是一个高效的、低成本的、高准确度的、动态的航班计划评估方法. 随着国内航空运输量的增加和航线网络的扩展,对航班计划的可行性和经济性提出了更高的要求. 本文以ServiceModel仿真软件为平台,构建了一个国内航班计划在航线网络层面运行的仿真模型. 仿真模型通过模拟航班在地面过站和天空飞行等运行过程（包括国内150个机场）,不但可以根据航班延误时间,缓冲时隙,轮挡时间,飞机利用率等参数评估任何一个国内航班计划,还可以在运行过程中为不正常航班恢复系统提供随机延误航班,并对恢复结果进行评估.     

不正常航班恢复策略评估体系研究

基于航班不正常性,从运行控制人员的角度,紧密结合实际运行控制环境,分析不正常航班的恢复策略评估指标体系,建立相应层次结构。鉴于各项指标间的相关性,采用模糊综合评判理论与专家调查法,建立不正常航班恢复策略评估模型,实现对运行控制人员恢复策略的有效评估。     

直升机贴地飞行操纵系统中的光传点-点链路

为了实现多种传输速度和数据格式信号的光纤传输，开发了基于串口通讯的点-点链路光传操纵技术．以直升机飞行控制系统为背景，构建了飞行控制系统的地面光传半物理平台，建立了显模型计算机与飞行控制计算机之间、飞行控制计算机与实物舵机之间的通信．光/电传试验仿真表明，所开发的显模型跟踪光传系统LED（发光二极管）的中心波长为820nm，最大传输距离400m，远大于实际需要的光纤长度；飞行状态能准确地跟踪显模型输出，跟踪度不小于90．11％．     

Research on visual autonomous navigation indoor for unmanned aerial vehicle

The aim of this paper is to study visual autonomous navigation of unmanned aerial vehicle (UAV) in indoor global positioning system (GPS) denied environment. The UAV platform of the autonomous navigation flight control system is designed and built. The principle of visual localization and mapping algorithm is studied. According to the characteristics of UAV platform, the visual localization is designed and improved. Experimental results demonstrate that the UAV platform can realize the tasks of autonomous localization, navigation and mapping based on visual in unknown environments.     

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．     

Development of an Autonomous Flight Control System for Small Size Unmanned Helicopter Based on Dynamical Model

It is devoted to the development of an autonomous flight control system for small size unmanned helicopter based on dynamical model. At first, the mathematical model of a small size helicopter is described. After that simple but effective MTCV control algorithm was proposed. The whole flight control algorithm is composed of two parts: orientation controller based on the model for rotation dynamics and a robust position controller for a double integrator. The MTCV block is also used to achieve translation velocity control. To demonstrate the performance of the presented algorithm, simulation results and results achieved in real flight experiments were presented.     

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.     

基于飞行数据的所需导航性能（RNP）侧向偏差分析

RNP作为一种新的导航手段,其导航性能的评估是当前非常重要的研究课题。基于RNP飞行数据对侧向航迹偏差的计算方法进行研究,同时对近阶段短距离的经纬度坐标转化为平面直角投影坐标的转换方法进行探讨,从而提出近阶段实际航迹相对于定义航迹的侧向航迹偏差的计算方法,将为进一步统计分析及验证RNP导航性能提供很好的理论基础。     

基于复杂网络的航班运行风险传播分析

为研究航班运行风险传播机理,基于民航航班运行程序,采集航班运行数据及航空公司、机场、机组、机务、空管等工作表现做为研究样本;采用经验建网法、时间序列相空间重构法和Spearman 相关系数3 种方法,构建面向航班运行风险传播问题的复杂网络,经过计算证实,使用Spearman 相关系数建网效果最佳;对应民航常用控制方法,引入重要度r 、改进感染率β′和改进恢复率γ′概念,提出适用于航班运行的改进SIR 模型,最后对风险网络传播进行动力学分析. 计算结果表明：重要度r =0.4 时,感染节点密度曲线峰值下降10%,达到峰值时间推迟5%;改进恢复率γ′=0.9 时,感染节点峰值降低6%. 证实加入重要度,改进恢复率可有效抑制风险网络传播;说明识别风险网络中对关键节点加以控制,提高风险节点恢复比率和速度,可有效提高航班安全保障能力.