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连续下降运行中的飞行冲突预测与解脱算法

南京航空航天大学学报 2023年第1期55卷 123-130页

作者：魏志强徐光钰中国民航大学空中交通管理学院天津300300

针对连续下降运行(Continuous descent operation,CDO)中的航空器冲突预测与解脱策略问题,构建了四维航迹(Four-dimensional trajectory,4DT)预测模型,实现飞行冲突的准确预测;以燃油消耗量、冲突时长为优化目标,以航空器在连续下降运... 详细信息

针对连续下降运行(Continuous descent operation,CDO)中的航空器冲突预测与解脱策略问题,构建了四维航迹(Four-dimensional trajectory,4DT)预测模型,实现飞行冲突的准确预测;以燃油消耗量、冲突时长为优化目标,以航空器在连续下降运行时的飞机速度、下降轨迹角(Descent path angle,DPA)为优化变量,基于多目标遗传算法NSGA-Ⅱ实现飞行冲突解脱。最后以某终端区内多机CDO飞行为例进行冲突预测和解脱,分析了优化目标权重系数对空域内平均耗油量和优化变量影响。结果表明,给出的解脱算法可以实现终端空域内的多机无冲突连续下降运行。与优化前相比,20架飞机的平均耗油节约了11 kg/架,空域内飞机之间的飞行冲突累积时间从984 s减少到0,即消除了飞行冲突。研究结果有助于实现空域内多机无冲突连续下降运行,提高CDO在繁忙机场的实施率和运行效果。

关键词：连续下降运行四维航迹冲突预测多目标遗传算法冲突解脱下降轨迹角

机器学习在冲突预测方面的局限——基于对暴力预警系统的再检验与讨论

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世界经济与政治 2023年第12期 114-143,171,172页

作者：刘辰辉唐世平复旦大学复杂决策分析中心上海200433 复旦大学国际关系与公共事务学院

随着大数据时代的来临,各领域的研究越来越依托于大数据,机器学习算法已成为社会科学研究的热门工具之一。在和平与冲突研究领域,作为预测冲突的重要手段,机器学习算法认为通过大量数据训练得到的模型能够准确预测国家的冲突行为和冲突... 详细信息

随着大数据时代的来临,各领域的研究越来越依托于大数据,机器学习算法已成为社会科学研究的热门工具之一。在和平与冲突研究领域,作为预测冲突的重要手段,机器学习算法认为通过大量数据训练得到的模型能够准确预测国家的冲突行为和冲突事件。一些项目并没有事前公开其数据、算法和代码,因此无法对其预测能力进行评估。另一些项目和研究虽然公布了它们的数据和算法等,但在关键指标上表现欠佳。通过检验暴力预警系统,发现该系统基于机器学习的相关分析对非洲地区冲突的预测效果并不理想。事实上,无论是基于统计学建立的因果关系模型还是机器学习挖掘出的关联性规则,都无法精准预测未来发生的冲突,其原因在于国家的内外部环境会随着时间推移而发生变化。新冲突的发生可能受全新因素的影响,也可能受因素之间相互作用的影响,还可能是由不同机制驱动所致,但这些因素都无法被机器学习与算法所捕捉,这导致相关模型和算法缺乏外部效度。通过机器学习算法的方式预测冲突这一涌现性结果的前景并不乐观,研究者在对冲突进行预测时还需要融合多种方法。

关键词：机器学习冲突预测社会结果非洲地区冲突行动

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高速公路货车换道冲突预测及其影响因素分析

吉林大学学报(工学版) 2023年

作者：温惠英何梓琦李秋灵赵胜华南理工大学土木与交通学院

为研究高速公路上货车的换道冲突特性，降低高速公路货车的换道风险，探究货车换道行为特征中引发交通冲突的显著因素，首先综合考虑时间和空间维度的交通冲突度量指标，提出了货车交通冲突的判定指标，对高速公路上货车换道过程中的交... 详细信息

为研究高速公路上货车的换道冲突特性，降低高速公路货车的换道风险，探究货车换道行为特征中引发交通冲突的显著因素，首先综合考虑时间和空间维度的交通冲突度量指标，提出了货车交通冲突的判定指标，对高速公路上货车换道过程中的交通冲突样本进行了提取；基于XGBoost算法对货车换道冲突进行预测并与随机森林(RF)和梯度提升树(GBDT)算法的性能进行了对比；最后利用SHAP算法研究了货车的换道特征、车辆间的相对运动状态和交通流因素对货车换道冲突的影响。研究表明：XGBoost模型的预测效果更优，该模型预测货车换道冲突的准确率和F1-score分别为83.87%和84.85%，且货车的换道安全性受原车道和目标车道前车运动状态的影响较大，冲突的发生与货车长度和路段每分钟的交通量呈负相关；在多因素交互影响下，当路段每分钟交通量大于70 pcu·min-1时，货车换道时发生冲突的概率随着交通流中货车比例的增加而增大；当车辆长度小于8 m时，货车发生冲突的可能性与沿车道线方向速度呈正相关。

关键词：交通工程高速公路货车换道行为冲突预测 XGBoost

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基于冲突预测的多自动导引小车避碰决策优化

计算机集成制造系统 2020年第8期26卷 2092-2098页

作者：曹小华朱孟武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063

为有效解决路径冲突和避碰问题,提高多自动导引小车(AGV)系统的作业效率,提出基于冲突预测的多AGV避碰决策优化方法。结合图论提出一种基于顶点属性和实时位姿信息的冲突预测方法,在考虑路网全局状态的基础上建立避碰决策的数学评价模型... 详细信息

为有效解决路径冲突和避碰问题,提高多自动导引小车(AGV)系统的作业效率,提出基于冲突预测的多AGV避碰决策优化方法。结合图论提出一种基于顶点属性和实时位姿信息的冲突预测方法,在考虑路网全局状态的基础上建立避碰决策的数学评价模型,提出一种适用于多AGV系统避碰决策优化的改进粒子群优化算法,通过优化粒子运动的速度和方向避免优化算法过早收敛。采用融合遗传算法的变异思想为粒子引入变异操作,改善优化算法的全局搜索能力。最后通过实验测试表明,该优化方法可以有效解决多AGV系统路径冲突问题,还能缩短避碰过程中AGV的等待总时长,提高多AGV系统运行的安全性与效率。

关键词：多自动导引小车冲突预测顶点属性改进粒子群优化算法

多车道交织区车辆跟驰行为风险判别与冲突预测

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交通运输系统工程与信息 2021年第3期21卷 131-139页

作者：谢济铭秦雅琴彭博夏玉兰王锦锐昆明理工大学交通工程学院昆明650224 重庆交通大学交通运输学院重庆400074

车路协同系统(IVICS)是保障安全高效出行的新兴技术之一,将高精度车辆轨迹数据与机器学习方法相结合,提出一种可应用于IVICS的多车道交织区的潜在风险判别与冲突预测方法。首先,基于无人机视频,从广域视角提取交织区交通矢量位置、速度... 详细信息

车路协同系统(IVICS)是保障安全高效出行的新兴技术之一,将高精度车辆轨迹数据与机器学习方法相结合,提出一种可应用于IVICS的多车道交织区的潜在风险判别与冲突预测方法。首先,基于无人机视频,从广域视角提取交织区交通矢量位置、速度等信息,并划分上下游、交织影响区等多个分区;然后,考虑决策行为(车车边缘距离、接近率)与车辆行为(横纵向速度、加速度、速度角度)构建风险判别模型,以单位面积冲突次数、持续时间、冲突密度等指标评估风险;最后,基于朴素贝叶斯模型与logistic回归模型分别进行交通冲突预测,与实测数据相比,预测准确率分别为74.86%、87.10%,Area Under Curve分别为0.84、0.88,表明logistic回归模型具有更好的预测性能。研究成果有助于交管部门制定与优化交通管控方案,可应用于IVICS动态预警。

关键词：智能交通冲突预测拓展TTC模型多车道交织区风险判别分区建模微观轨迹数据

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基于模糊时间知识推理的到发线运用冲突预测

铁道运输与经济 2022年第4期44卷 91-98页

作者：冯丽萍张立东高佳山东交通学院轨道交通学院山东济南250357 山东交通学院交通与物流工程学院山东济南250357

为了提升到发线运用方案调整的决策水平,利用模糊时间知识推理算法,对时间要素模糊化处理后的到发线运用方案冲突情况进行预测。考虑到发线运用的时空约束,基于Petri网构建车站到发线运用方案模型,考虑列车实际到发时间的波动性,利用周... 详细信息

为了提升到发线运用方案调整的决策水平,利用模糊时间知识推理算法,对时间要素模糊化处理后的到发线运用方案冲突情况进行预测。考虑到发线运用的时空约束,基于Petri网构建车站到发线运用方案模型,考虑列车实际到发时间的波动性,利用周期性统计数据模糊化处理列车到达时间、出发时间及列车对到发线、道岔组的占用时间等时间要素,提出基于模糊时间知识推理算法的到发线冲突预测算法,提出冲突判定规则与评价指标,预判冲突发生位置及可能性,以算例验证方法有效性。研究表明:该方法可通过对周期性列车到发时间要素的模糊化处理,基于模糊时间知识推理算法模拟扰动传播,定位冲突发生位置并量化冲突发生可能性,为到发线运用方案调整与优化奠定决策基础。

关键词：到发线运用冲突判定冲突预测模糊时间知识推理 Petri网

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非合作大型UAVs飞行冲突预测方法研究

中国安全科学学报 2020年第4期30卷 80-85页

作者：高扬武文涛贾晓珊许铭赫中国民航大学飞行技术学院天津300300

为降低非合作大型无人机(UAVs)之间的碰撞风险,首先在分析大型UAVs运行方式的基础上,提出基于UAVs运行管理平台的非合作大型UAVs飞行冲突预测机制和程序;然后建立基于UAVs飞行状态数据的飞行冲突预测模型,分别预测水平和垂直2个方向上... 详细信息

为降低非合作大型无人机(UAVs)之间的碰撞风险,首先在分析大型UAVs运行方式的基础上,提出基于UAVs运行管理平台的非合作大型UAVs飞行冲突预测机制和程序;然后建立基于UAVs飞行状态数据的飞行冲突预测模型,分别预测水平和垂直2个方向上的飞行冲突,进而判断是否存在飞行冲突,并分析冲突告警阈值,防止UAVs地面站过晚收到告警信息;最后利用3架UAVs实时飞行状态数据实例分析模型并验证该模型的可行性。结果表明:所提的冲突预测机制和程序可以实现非合作大型UAVs之间的冲突预测和预警;冲突预测模型可以准确判断是否存在飞行冲突并计算飞行冲突发生的时间。

关键词：非合作大型无人机(UAVs) 运行方式碰撞风险冲突预测告警阈值

融合空域大型固定翼无人机冲突风险预测与解脱

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融合空域大型固定翼无人机冲突风险预测与解脱

作者：郭钒中国民航大学

学位级别：硕士

随着科学技术的高速发展,无人机逐步向数字化、信息化、智能化方向发展,大型无人驾驶航空器必将进入高速发展时期。目前无人机仅仅局限在隔离空域中运行,已经无法满足其运行发展的需求,而无人机进入融合空域成为无人机发展的重要趋势。... 详细信息

随着科学技术的高速发展,无人机逐步向数字化、信息化、智能化方向发展,大型无人驾驶航空器必将进入高速发展时期。目前无人机仅仅局限在隔离空域中运行,已经无法满足其运行发展的需求,而无人机进入融合空域成为无人机发展的重要趋势。因此,要求无人机具备各种规划和避让能力。但由于无人机系统指挥和数据控制链路延迟性,进入融合空域势必会对有人机安全运行产生影响,所以,研究无人机与有人机之间的冲突风险预测与冲突解脱显得尤为重要。以速度障碍法原理为基础,利用速度障碍法具有实时性、且应用与动态障碍物两者之间相对速度即可判断冲突的特点,构造无人机和有人机之间的冲突风险预测模型和冲突解脱模型。将无人机和有人机作为模型的研究对象,通过无人机和有人机的速度因素、位置元素,构建模型所需坐标系。并在传统速度障碍模型基础上,对膨化圆进行处理,考虑无人机和有人机之间的安全范围,构建二维平面冲突风险预测模型并改进,分析和总结在二维平面情况下的冲突预测条件。明确无人机和有人机之间的优先级,有人机在模型中具有绝对优势,应用改航法和改速法,令无人机和有人机存在潜在冲突前提下,使得无人机和有人机之间的冲突得到解决,实现冲突解脱的目的,同时,优化了无人机解脱方向,并计算出无人机完成冲突解脱开始恢复原来速度和航向所要用的时间。在二维平面冲突风险预测模型和冲突解脱模型的基础上,构建三维立体冲突模型,并对立体模型的冲突风险预测条件进行总结,为判断冲突对象提供方法。考虑到三维立体模型的复杂性,从有人机的角度,划分冲突区域为左方区域和右方区域,并应用改航法和改速法实现两者之间冲突解脱的目的,并计算无人机实现冲突解脱所用时间;在MATLAB2017实验环境下编程,对二维平面和三维立体冲突模型,分别进行仿真实验,验证了模型的可行性。通过对融合空域内无人机与有人机之间的冲突风险预测与解脱的研究,旨在为了无人机在未来进入融合空域提供方法和理论支持。

关键词：融合空域大型无人机速度障碍法冲突预测冲突解脱

同方学位论文库评论

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一种选择性冲突预测高缓方案

电子学报 2018年第2期46卷 473-478页

作者：李晓明鲍东星刘晓为哈尔滨工业大学微电子科学与技术系黑龙江哈尔滨150001 黑龙江大学电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

NTS高缓为直接映象高缓扩充了一个小的全相联高缓,其中保存被预测为具有非时间局部性的数据块.与牺牲高缓的区别在于NTS高缓在两个高缓之间没有直接的数据通路,因此结构设计简单,功耗低.本文提出了一个NTS高缓的改进方案,称为选择性冲... 详细信息

NTS高缓为直接映象高缓扩充了一个小的全相联高缓,其中保存被预测为具有非时间局部性的数据块.与牺牲高缓的区别在于NTS高缓在两个高缓之间没有直接的数据通路,因此结构设计简单,功耗低.本文提出了一个NTS高缓的改进方案,称为选择性冲突预测高缓(SCP高缓)设计方案.SCP高缓利用冲突预测算法监测高缓中数据块局部性,并有选择性地将数据块填充到直接映象高缓或全相联高缓中.仿真结果显示,容量相当的SCP高缓性能优于NTS高缓.

关键词：高缓性能冲突预测缺失率