机场终端区交通流模式识别研究

为了实现智能化处理海量的航班数据,提高空中交通管理的效率,保障机场终端区空域中的航空器能够安全有序地运行,提出一种数据分析模型,用于从大量轨迹数据中高保真地表征空中交通流。通过基于DBSCAN密度聚类算法将轨迹聚类,用聚类评价指标调整、确定轨迹簇最佳类别数,用均值法提取中心线,以单个代表性轨迹概括轨迹簇,结合现有定义,提出了机场终端区交通流的定义。利用首都机场进行实例验证,结果表明此方法能够有效显示终端区轨迹特征。     

用图形匹配判航迹相关的神经网络算法实现

在判别航迹相关的方法中,一条航迹被看成是一个曲线图形,从图形匹配的角度对航迹曲线进行模式聚类,以此来确定雷达航迹之间的相关。对此给出了神经网络的实现算法,并进行了计算机仿真。     

基于风场信息的无人机在线航迹规划方法

风场是影响无人机飞行速度的一个重要因素。为了缩短任务执行中的飞行时间,考虑战场环境存在外界威胁情况,提出了一种利用组合导航在线估计风场信息的无人机航迹规划方法。该方法基于飞行时间为代价,利用改进的A*搜索算法对航迹进行顺风搜索,从而实现最短理想耗时的航迹规划。计算机仿真结果表明,与传统的最短航迹长度规划方法相比,无人机按该方法规划的航迹飞行时,理想耗时最少。     

基于能量高度的终端区异常轨迹识别研究

通过研究终端区航空器飞行轨迹分布规律,提出有效识别异常轨迹的检测模型对更好地保障终端区航空器运行的安全性、提高运行效率具有至关重要的作用。首先,根据航空器的实际飞行情况,给出航空器异常轨迹的定义、分类,并针对航空器以高能量或低能量着陆时的特点提出能量高度的概念,明确能量高度是将飞行轨迹位置高度信息转化为能量高度轨迹信息;其次,基于Hausdorff距离建立轨迹相似性矩阵,再应用谱聚类对能量高度轨迹进行聚类分析;最后,结合轨迹分布特征计算得到能量高度流轨迹数据的分布特征值并建立了异常轨迹检测模型。结果表明:能量高度的提出有效地改进了在异常检测领域使用飞行位置轨迹分析的局限性;同时实验证明当能量高度阈值由均值加减二倍标准差计算得出时在异常轨迹检测中识别效果更优。     

多重威胁下的无人机自主避障航迹规划

无人机作为一种新兴的无人作战力量和不可或缺的民用设备,现已渐渐融入到国家安全和社会发展中的各个方面,航迹规划是保障无人机顺利完成既定任务的核心环节.为解决规划空间存在诸多静态和动态威胁的实时航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域的无人机自主避障航迹规划方法.首先将航迹规划模型构建为单目标函数优化问题,根据无人机简化运动学模型和约束条件,采用滚动优化策略生成最优航迹序列;然后对最优航迹序列之间的航迹再一次采用滚动优化策略产生子序列,综合考虑威胁和飞行约束,利用负梯度下降法搜索航路点,采用遗传算法对子序列进行规划;最后经反复滚动迭代优化可得近似全局最优航迹,同时利用贝塞尔曲线对航迹进行处理,使其表征实际的飞行航迹.实验仿真结果表明:验证了模型的合理性和方法的有效性;具有良好的威胁规避能力并能规划出一条光滑航迹;与全局规划方法相比,该方法减少了收敛时间,实时性更强,能够快速、鲁棒地收敛到近似全局最优解.     

飞行计划管理系统的设计及关键技术

针对目前航空兵部队飞行计划传统管理方法的缺限,设计了一种飞行计划管理系统,基于修正的K近邻域(MK-NN)航迹关联算法,研究了系统设计中的关键技术--航迹关联.该系统的实现,能够有效提高飞行计划管理的准确性与科学性.     

航迹预测的多无人机任务规划方法

为提高无人机自主控制性能,实现任务分配与航迹规划整体架构,提出一种基于航迹预测的多无人机任务规划方法.首先,将禁飞区考虑为更接近真实场景的多边形模型;然后,使用改进A*航迹预测算法生成任意两个航迹点间障碍规避后的最短路径,利用该路径近似航迹航程作为任务分配过程的输入信息,建立目标函数,采用改进PSO算法求取最优结果;最后,使用B样条曲线平滑分配后的路径组合,生成无人机可飞行航迹.仿真结果表明,该方法能够以较高的计算速度和精度生成近似最优的任务分配结果和满足飞行约束的平滑航迹.     

基于K-Medoids聚类的多传感器航迹关联算法

为有效解决目标密集环境下的航迹关联问题,提出了一种基于K-Medoids聚类的航迹关联算法.该算法采用局部航迹与系统航迹进行关联的策略,将系统航迹作为Medoids,降低了需要关联的航迹对数量,避免了K-Medoids的固有缺陷,很大程度上提高了关联算法的效率.通过采用无穷范数计算采样点点迹距离求出了两条航迹的近似距离,这使得关联判决能考虑历史和当前航迹,提高了正确关联率.在多传感器多目标环境下讨论了其具体实现过程,仿真实验结果验证了该算法的有效性和优越性.该算法在存在噪音和离群点时,具有很强的健壮性,适合目标密集环境.     

终端区多场景有人机/无人机空中碰撞风险研究

随着无人机产业的蓬勃发展和应用场景的不断拓展,无人机干扰航班正常运行的情况时有发生。为研究终端区内无人机与有人机的碰撞风险,本文构建3类典型场景:无人机与有人机在航路中运行;无人机与有人机自由飞行;无人机自由飞行,有人机在航路中或沿进离场程序飞行。场景一使用Reich模型,利用正态分布函数计算碰撞概率。场景二使用气体模型,考虑航空器速度大小方向对碰撞概率的影响。针对前两者的局限性,提出更符合实际运行场景三的改进碰撞模型,通过有人机与无人机的4D航迹冲突,结合蒙特卡洛法进行仿真,计算有人机与无人机的碰撞概率。结果表明,基于4D航迹冲突的碰撞概率计算方法能够满足终端区内有人机/无人机碰撞风险估算需求。     

分布式异类传感器网Hough变换航迹起始算法

为解决异类传感器网异步采样条件下的航迹起始问题,提出分布式异类传感器网Hough变换航迹起始算法.该算法利用多传感器多采样周期测量建立候选目标集,用极大似然法估计候选目标的状态;采用Hough变换建立参数空间直方图,并对参数空间直方图聚类实现航迹探测;建立目标初始方位角直方图和目标速度直方图,分别对两个直方图聚类实现目标探测;找出与目标相关的测量,利用这些测量估计目标的状态.仿真结果表明,该算法能有效实现航迹起始.     

飞机水平航迹规划技术

提出了一种飞机水平航迹规划方法,分析了飞机目标运动航迹及其特点,考虑了飞机的速度和姿态因素,建立了飞机运动航迹的数学模型,以最小航迹通过规划的关键点,使代价达到最优,并提出了航迹规划的约束条件,仿真结果证明了该方法的正确性。     

基于二次代码集的飞行计划配对算法研究

针对包含空域飞行阶段且不存在二次代码的飞行计划配对问题,首次提出一种基于“二次代码集”的飞行计划与航迹配对方法。该方法首先利用边界搜索算法提取航迹轨迹轮廓,然后将其与计划轨迹分为航路飞行阶段和空域飞行阶段计算配对置信度,并将配对置信度与事先设定的置信度阈值相比较确定是否配对;同时针对长期计划的计划轨迹不变性提出一种基于航迹历史轨迹时间序列分类学习的方法处理其配对问题。通过某大型流量系统应用实践证明,提出的飞行计划配对方法不仅能解决常规计划配对问题,也能较好地适应当前系统中存在的二次代码缺失的飞行计划配对问题。     

空中交通管制仿真系统飞行仿真模型建模与实现

为了提高空中交通管制仿真系统仿真度,重新构建了一种简洁实用的航空器模拟飞行模型,包括航空器性能参数、飞行规则参数和飞行过程模拟参数的建立,航空器各种主要飞行过程的建模,气象情况对飞行的影响仿真;这些仿真方法在航空器参数设计、地面运动、上升/下降、加/减速模拟等方面均考虑了多种飞行影响因素,最后提出一种利用真实航迹数据建模的方法,并给出了此种方法的结果.通过在空中交通管制仿真系统的应用,证明本模型有良好的仿真度.这个仿真模型还可应用于管制程序的分析、飞行计划预演调控、交通流量评估和机场建设预估等方面.     

Track quality evaluation method using amplitude information

Increasing the false alarm rate can improve detection performance of weak targets, but it will induce too many false tracks. Therefore, a track quality evaluation method based on amplitude information is proposed in this paper, to further distinguish target tracks and false tracks. Firstly, according to the amplitude information on one plot, we give a quality evaluation function for each plot; then, based on the plot quality in a temporal window for track quality evaluation, we calculate the track quality; finally, we accomplish track confirmation, track maintenance and track termination according to the calculated track quality. Numerical results indicate that the proposed method can obtain a higher probability of track confirmation and track maintenance at a strict track quality standard with a lower probability of track deletion, indicating the improvement of detection performance of weak targets.     

飞机运动轨迹模拟器设计

为使用户能通过控制界面改变轨迹参数控制飞机的运动姿态,设计了飞机运动轨迹模拟器。该模拟器由轨迹模拟计算机和轨迹模拟软件组成。用户可根据飞机的运动参数及空气动力建立运动方程,给定控制规律,使飞机按照控制规律运动,即通过对飞机在每个控制时间段内的控制参数（俯仰角、偏航角、滚动角运动频率、盘旋周期、平飞高度等）的修改,控制飞机在空中飞行的姿态。在VC＋＋环境下编程并调试控制参数,得到的数据信息与理论值相符。模拟得出的数据结果表明,该模拟器能很好地模拟出飞机运动轨迹,并可通过数据接口将得到的角运动信息传递给6自由度运动模拟试验台,完成对惯性器件进行测试和飞行仿真。     

基于雷达-维距离像的航迹相关方法

为提高灵巧、多模高分辨雷达跟踪目标的能力,利用宽带雷达－维距离像可实现快速辩别目标的特性,提出了高分辨雷达在多目标跟踪过程中,用一维距离像进行航迹相关的方法,定义了参数匹配分,用它讨论相同或不同目标之间距离遥相关性,利用距离匹配分均值和方差信息确定了航迹相关的判决门限和最大姿态角的变化量,三种真实飞机目标的实验结果表明,在一定姿态角度范围内,可以精确判别出目标的航迹,同时也证明了通过加密采样间隔,可提高航迹关联的准确性。     

飞机空战仿真中机动指令生成器设计

针对大规模空战体系对抗仿真研究过程中飞机运动仿真所需的3自由度质点动力学模型，分析了机动指令生成器设计原理，并以指挥自动化系统给出的航路导引指令为例，建立了航路飞行机动指令生成器数学模型。最后给出了1个飞机在航路导引指令要求下的飞行仿真算例。正确的仿真结果验证了指令生成器数学模型的合理性。机动指令生成器能够完成仿真任务，从而将在飞机飞行仿真中得到广泛应用。     

基于总能量原理的飞行性能管理计算

提出了一种基于总能量原理的性能管理计算方法，该方法避免了传统寻优过程中求解两点边值问题的困难，最终得到的最优飞行条件便于用数值方法求解，因而易于在机载计算机上实现．文中以某型飞机为例仿真计算了燃油最省的飞行轨迹，验证了所提方法的可行性，具有实用价值．