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安全与环境学报 2023年第9期23卷 3297-3306页

作者：魏志强商谢睿中国民航大学空中交通管理学院天津300300

为降低民航客机在自由航路空域飞行时排放的碳与尾迹云对环境的影响,首先建立基于飞行剖面的四维航迹模型与冲突识别模型;其次建立多目标综合成本模型,包括飞行时间、燃油消耗、碳排放、尾迹云成本、综合成本计算模型;之后建立自由航路... 详细信息

为降低民航客机在自由航路空域飞行时排放的碳与尾迹云对环境的影响,首先建立基于飞行剖面的四维航迹模型与冲突识别模型;其次建立多目标综合成本模型,包括飞行时间、燃油消耗、碳排放、尾迹云成本、综合成本计算模型;之后建立自由航路空域中的冲突解脱模型,采用多参数组合编码对飞机进入自由航路空域的入口点、实际进入空域时刻、实际进入空域速度进行优化计算,并通过基于精英保留的遗传算法实现无冲突飞行规划;最后以典型空域为例进行仿真验证。结果表明,对比传统的延迟进入空域时刻方案,多参数组合优化方法能在有效解脱空域内飞行冲突的基础上减少3.97%飞行时间、15.00%燃油消耗、13.83%碳排放、100%尾迹云成本或14.60%综合成本。

关键词：环境工程学飞行规划遗传算法飞行成本自由航路空域四维航迹

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物联网环境下面向能耗优化的无人机飞行规划

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东南大学学报（自然科学版） 2020年第3期50卷 555-562页

作者：东方吴媚朱文捷李修阳东南大学计算机科学与工程学院南京211189

为了优化物联网环境下数据采集时无人机飞行能耗,针对现有研究中由于无人机能耗影响因素考虑不全面导致能耗模型不精确的问题,设计了面向能耗优化的无人机飞行规划算法.首先通过构造真实无人机环境并进行能耗实验分析,建立无人机不同飞... 详细信息

为了优化物联网环境下数据采集时无人机飞行能耗,针对现有研究中由于无人机能耗影响因素考虑不全面导致能耗模型不精确的问题,设计了面向能耗优化的无人机飞行规划算法.首先通过构造真实无人机环境并进行能耗实验分析,建立无人机不同飞行状态下的精确能耗模型.其次,根据传感器的分布情况和所建立的能耗模型,提出无人机飞行规划算法,将转弯角度、飞行速度作为影响路径代价的2个重要因素,为无人机确定飞行路径与飞行速度,以使无人机飞行能耗最小化.实验结果表明,无人机的转弯角度和飞行速度对能耗有较大的影响,其中转角能耗平均占比约为10%.所提飞行规划算法能够在同时考虑这2个因素的情况下获得最优的飞行能耗,较已有算法能耗降低8%.

关键词：物联网无人机能耗模型飞行规划

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工业物联网环境下面向能耗优化的无人机飞行规划系统设计与实现

工业物联网环境下面向能耗优化的无人机飞行规划系统设计与实现

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作者：吴媚东南大学

学位级别：硕士

工业物联网环境下,无线传感器作为数据采集层的重要组件,凭借其价格低廉、性能良好的优势,被广泛应用在环境监测和工业设备安全监控等方面。然而,在传感信息回传至监测中心的过程中,信息的丢失可能导致监测人员错失察觉安全隐患的机会,... 详细信息

工业物联网环境下,无线传感器作为数据采集层的重要组件,凭借其价格低廉、性能良好的优势,被广泛应用在环境监测和工业设备安全监控等方面。然而,在传感信息回传至监测中心的过程中,信息的丢失可能导致监测人员错失察觉安全隐患的机会,并有可能在工业生产过程中造成灾难性危害。因此,高可靠的信息采集对于工业物联网应用非常重要。但对于工业环境中存在的高温、高压等特殊条件,传统的静态数据采集方式和人力采集方式并不合适。为此,基于可控无人机的空中数据采集引起了越来越多工业物联网研究工作者的关注。然而,受当前电池技术的限制,无人机能耗问题始终是一项挑战。在已知传感器分布的情况下,如何对无人机进行飞行规划,使得无人机能够在最小的能耗内完成数据采集成为了本文研究的重点。为了实现上述目标,本文针对现有研究中对无人机能耗的影响因素考虑不全面导致能耗模型不精确的问题,从基于实验分析的无人机能耗建模和面向能耗优化的无人机飞行规划两个方面开展理论研究,并设计与实现工业物联网环境下面向能耗优化的无人机飞行规划系统。具体地,本论文从以下三个方面开展研究工作:1.针对现有研究中对无人机能耗建模不精确的问题,提出了基于实验分析的无人机能耗建模。先分析无人机能耗建模所需的各项参数,然后设计相关实验,通过真实实验数据分析获取所需参数,从而建立直线飞行、悬停、加速减速和转角等不同飞行状态下的能耗模型。2.针对现有利用无人机采集传感器数据信息的应用研究中对无人机飞行能耗影响因素考虑不全面和忽略无线设备数据传输特点,导致难以从实际情况出发优化能耗的问题,为无人机设计了飞行规划算法。根据传感器的分布情况和所建立的能耗模型,并将飞行速度、转弯角度作为影响路径代价的两个重要因素,为无人机确定飞行路径与飞行速度,使无人机能够在最小的飞行能耗内完成数据采集。3.基于上述两方面的研究,设计并实现工业物联网环境下面向能耗优化的无人机飞行规划系统,在无人机采集传感器数据信息的同时降低其飞行能耗,使无人机能够在最小的能耗内完成工业物联网的数据采集。实验结果表明,无人机的转弯角度和飞行速度对能耗的确有较大的影响,且所提出的飞行规划算法能够在同时考虑这两点因素的情况下优化无人机的总体能耗。本论文所作的研究工作能够为工业物联网环境提供可靠且节能的传感器信息采集方式,减少资源消耗,提高工业生产过程的监测效率。

关键词：无人机数据采集能耗飞行规划优化

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从穿透性制空(PCA)看美军《2030年空中优势飞行规划》

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航空兵器 2017年第3期24卷 20-25页

作者：段鹏飞樊会涛中国空空导弹研究院河南洛阳471009 航空制导武器航空科技重点实验室河南洛阳471009

美军一直认为获取空中优势是取得作战胜利的重要先决条件。面对未来不断涌现的威胁与不断复杂的作战环境,为保持空中优势,美军出台了一系列的战略规划,其中《2030年空中优势飞行规划》对空军能力需求与装备发展有着较大的影响,穿透性制... 详细信息

美军一直认为获取空中优势是取得作战胜利的重要先决条件。面对未来不断涌现的威胁与不断复杂的作战环境,为保持空中优势,美军出台了一系列的战略规划,其中《2030年空中优势飞行规划》对空军能力需求与装备发展有着较大的影响,穿透性制空(PCA)是该规划的核心。本文分析了规划出台的背景,并对规划涉及的具体内容进行分析,特别是重点解读了穿透性制空概念,梳理了穿透性制空涉及的关键技术要素,以期对我军武器装备的发展提供参考。

关键词：空中优势飞行规划穿透性制空敏捷采办颠覆性技术

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