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- 基于航空器自主运行的空中交通复杂性建模
- 作者： 王红勇 郭宇鹏 来源： 交通运输系统工程与信息 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 自由航路空域 空中交通管理 空中交通复杂性 航空运输 航空器自主保持间隔运行
- 描述： 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。
- 基于航空器自主运行的空中交通复杂性建模
- 作者： 王红勇 郭宇鹏 来源： 交通运输系统工程与信息 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 自由航路空域 空中交通管理 空中交通复杂性 航空运输 航空器自主保持间隔运行
- 描述： 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。
- 终端区离场航空器自主路径规划研究
- 作者： 王红勇 郭宇鹏 来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 人工势场 连续爬升运行 空中交通管理 粒子群算法 航空器自主运行 航空运输 路径规划
- 描述： 随着航空器自主保持间隔运行概念的逐渐发展，基于连续爬升运行模式，可有效解决当前终端区内航空器离场路径固定单一所造成空域运行效率底下问题。为此，本文提出一种基于人工势场-粒子群联合算法的终端区离场航空器自主路径规划方法。首先构建面向航空器自主运行模式的空域环境模型，对空域环境进行栅格化处理并计算各栅格的空域复杂度，限制离场航空器进入高复杂度栅格以保障运行安全。其次构建基于BADA数据库和减退力爬升模式的航空器爬升性能约束模型；然后应用人工势场-粒子群联合算法进行路径规划，通过粒子群算法广域搜索思想解决人工势场法固有的局部极值-目标不可达问题；使用贝塞尔曲线法优化该路径，引入滑动时间窗口理念优化航空器离场时刻。最后使用终端空域(ZSSSAP)的实际结构和运行数据，应用上述方法进行仿真模拟。仿真试验结果表明，人工势场-粒子群算法可有效生成航空器无冲突离场路径并规避繁忙空域，优化处理后的路径满足航空器爬升性能约束，且优于实际运行路径(路径长度减少23.78%，最大转弯率降低55.73%，最大爬升率降低9.94%)。而且离场航空器自主运行模式下的空中交通复杂性较当前运行模式更为均衡(栅格复杂度峰值降低3.92%)，可有效提升空域利用率。
- 终端区离场航空器自主路径规划研究
- 作者： 王红勇 郭宇鹏 来源： 北京航空航天大学学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 人工势场 连续爬升运行 空中交通管理 粒子群算法 航空器自主运行 航空运输 路径规划
- 描述： 随着航空器自主保持间隔运行概念的逐渐发展，基于连续爬升运行模式，可有效解决当前终端区内航空器离场路径固定单一所造成空域运行效率底下问题。为此，本文提出一种基于人工势场-粒子群联合算法的终端区离场航空器自主路径规划方法。首先构建面向航空器自主运行模式的空域环境模型，对空域环境进行栅格化处理并计算各栅格的空域复杂度，限制离场航空器进入高复杂度栅格以保障运行安全。其次构建基于BADA数据库和减退力爬升模式的航空器爬升性能约束模型；然后应用人工势场-粒子群联合算法进行路径规划，通过粒子群算法广域搜索思想解决人工势场法固有的局部极值-目标不可达问题；使用贝塞尔曲线法优化该路径，引入滑动时间窗口理念优化航空器离场时刻。最后使用终端空域(ZSSSAP)的实际结构和运行数据，应用上述方法进行仿真模拟。仿真试验结果表明，人工势场-粒子群算法可有效生成航空器无冲突离场路径并规避繁忙空域，优化处理后的路径满足航空器爬升性能约束，且优于实际运行路径(路径长度减少23.78%，最大转弯率降低55.73%，最大爬升率降低9.94%)。而且离场航空器自主运行模式下的空中交通复杂性较当前运行模式更为均衡(栅格复杂度峰值降低3.92%)，可有效提升空域利用率。
- 基于层次聚类的航空器群识别方法
- 作者： 王红勇 许平 来源： 西华大学学报(自然科学版) 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 层次聚类 空中交通 空中交通复杂性 航空器群
- 描述： 在基于空中交通复杂性评估管制员工作负荷的研究中，交通流结构缩减引起的管制员负荷降低的问题逐渐被人们所关注，现有的结构缩减研究通过划分航空器群实现管制员认知复杂性减小从而降低工作负荷。针对传统k-means划分算法存在的无法区分不同航向而位置聚集的航空器且需要事先指定群数量的缺点，利用层次聚类算法，通过加入航向因素和改进聚类结果的选取方法，实现对扇区内交通流中自动区分航向的航空器群的识别，并用位置内聚度和航向轮廓系数形成群划分评价指标，用于综合反映群划分的效果。最后，采用实际雷达数据进行群划分并进行评价分析，通过与k-means方法对比，验证了该方法的有效性。
- 基于冲突类型差异的航空器场面滑行路径规划
- 作者： 李慧盈 张明 刘思涵 王蒙蒙 来源： 武汉理工大学学报(交通科学与工程版) 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 场面运行优化 空中交通管理 冲突 速度曲线
- 描述： 航空器在场面滑行时会遇到追尾冲突、交叉冲突和对头冲突三种冲突类型，遇到不同冲突类型时航空器经历的滑行阶段不同.针对航空器场面滑行冲突特点，构建了航空器场面滑行三种冲突下的运动模型，并以此作为不同冲突类型下的运动约束.考虑以最小滑行时间、燃油消耗，以及污染物排放为优化目标进行场面滑行路径优化.通过对上海浦东机场实验结果表明：提出的方法可以提高滑行时间计算准确率，能够得到兼顾滑行效率和经济环保性的航班滑行路径.
- 基于航空器及航路网络的西安进近空域复杂度
- 作者： 代晓旭 邓科 曲晨瑞 侯宇豪 来源： 指挥信息系统与技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 航路网络 空中交通管理 复杂网络
- 描述： 针对我国空域航路网络复杂性问题，首先，以航空器为研究对象建立了双航空器及多航空器复杂度模型，并基于复杂网络理论，结合地区航线，研究了航路网络复杂度指标，建立了航路网络复杂度指标评估体系，并给出了相关定义及量化公式；然后，模拟航路网络受到干扰时节点的变化，识别航路网络关键节点以完善网络结构；最后，以西安进近空域为例，构建了西安进近空中交通网络，并对该区域的空域复杂度进行了研究。
- 基于大地坐标系的IMM航空器短期航迹外推
- 作者： 汤新民 郑鹏程 来源： 系统工程与电子技术 年份： 2022 文献类型 ： 期刊 关键词： 轨迹跟踪 空中交通管理 短期航迹外推 交互式多模型
- 描述： 针对航路飞行阶段的航空器，通过对比空间直角坐标系和大地坐标系的优劣，采用大地坐标系表示航空器的位置；基于大地坐标系，将航空器的运动解耦成3个方向上的独立运动，分别建立每个方向上的子模型；使用交互式多模型(interacting multiple model, IMM)算法对航空器的航迹进行跟踪。仿真结果表明，基于大地坐标系的IMM算法对于航空器有很好的轨迹追踪性能；根据航空器末时状态及各个子模型的概率分布进行航空器的航迹短期外推，基于大地坐标系的IMM算法的航迹外推性能优于基于空间直角坐标系的IMM算法的航迹外推性能。