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通用航空事故致因文本挖掘和社会网络分析

安全与环境学报 2024年第2期24卷 602-609页

作者：郑秀梅田晓康柳青葛贝贝中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

为充分挖掘我国通用航空事故致因,明确通用航空安全管理方向,选取2016—2021年国内42例通用航空典型事故,基于文本挖掘和社会网络分析研究方法,以R语言、Ucinet、Gephi等软件为平台,对通用航空事故调查报告进行分词、特征降维、可视化... 详细信息

为充分挖掘我国通用航空事故致因,明确通用航空安全管理方向,选取2016—2021年国内42例通用航空典型事故,基于文本挖掘和社会网络分析研究方法,以R语言、Ucinet、Gephi等软件为平台,对通用航空事故调查报告进行分词、特征降维、可视化等处理,分析了通用航空事故致因网络的中心性和核心边缘结构,提出了通用航空事故关键致因模型。结果表明:导致通用航空事故发生的关键因素共计24项,包括理论知识欠缺、制度不健全、观察不足、无航空警示标志等;天气意外因素、操作不规范、管理不到位、准备不充分、修正不及时、违章行为、机械故障、情境意识缺乏、风险管控缺失和特情处置不当是我国通用航空事故的核心致因。

关键词：安全工程事故致因文本挖掘社会网络通用航空事故

基于改进STPA-DEMATEL的智能航电系统致因要素分析

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系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2023-2033页

作者：刘嘉琛董磊陈曦梁博尧王鹏中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300

针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相结合的致因分析框架。首先,在定义系统级危险的基础上构建安全控制结构,识别其不安全控制行为并提取与智能化缺陷相关的STPA致因要素。接下来,引入毕达哥拉斯模糊加权平均算子和闵可夫斯基距离对传统DEMATEL方法进行优化,专家根据控制反馈回路对致因要素进行评价并计算其中心度与原因度。最后,分析STPA致因要素与SOTIF致因属性之间的映射关系,给出关键致因要素的风险减缓措施。以单一飞行员驾驶(single-pilot operation,SPO)模式下的虚拟驾驶员助理系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。研究结果表明,改进的STPA-DEMATEL方法可以有效识别关键致因要素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为智能航电系统的安全性设计提供了参考依据。

关键词：智能航电系统单一飞行员驾驶系统理论过程分析决策试验与评价实验法毕达哥拉斯模糊理论致因分析

基于IHHO-BP神经网络的模拟电路故障诊断

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电子测量与仪器学报 2024年第5期38卷 238-248页

作者：王力张露露中国民航大学职业技术学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300

针对模拟电路故障类型多、故障状态不稳定以及故障数据冗余,使得模拟电路故障诊断困难的问题,提出利用改进哈里斯鹰算法(improved Harris Hawks optimization, IHHO)优化反向传播(back propagation, BP)神经网络,实现模拟电路故障特征... 详细信息

针对模拟电路故障类型多、故障状态不稳定以及故障数据冗余,使得模拟电路故障诊断困难的问题,提出利用改进哈里斯鹰算法(improved Harris Hawks optimization, IHHO)优化反向传播(back propagation, BP)神经网络,实现模拟电路故障特征选择与诊断。首先,将非线性自适应因子、柯西变异和随机差分扰动引入哈里斯鹰算法,实现收敛速度和精度的提升;其次,采用IHHO对模拟电路的单一故障和组合故障仿真数据进行特征选择,完成数据预处理;最后,采用IHHO-BP算法,对预处理后的故障数据进行训练和测试,实现模拟电路故障诊断。诊断结果表明,所提方法的诊断精度相较于其他算法提升了5.5%。

关键词：模拟电路特征选择故障诊断改进哈里斯鹰算法反向传播神经网络

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动态路网环境下的路径优化算法研究

系统仿真学报 2024年第8期36卷 1969-1981页

作者：解鑫胡小兵周航中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

为解决真实动态路网环境下,静态路径优化(static path optimization,SPO)方法和传统动态路径优化(dynamic path optimization,DPO)方法由于频繁实时优化计算,规划路径过程中容易出现绕路、折返、计算复杂度高等问题,提出基于涟漪扩散算... 详细信息

为解决真实动态路网环境下,静态路径优化(static path optimization,SPO)方法和传统动态路径优化(dynamic path optimization,DPO)方法由于频繁实时优化计算,规划路径过程中容易出现绕路、折返、计算复杂度高等问题,提出基于涟漪扩散算法(ripple-spreading algorithm,RSA)的重启协同进化路径优化(restart co-evolutionary path optimization,RCEPO)方法。将路径优化过程与路网环境的动态变化过程相结合,提升了路径优化效果。仅当路网环境的动态变化超出预测范围时才进行路径的重新优化计算,降低了计算复杂度。实验结果表明:在动态路网环境下,该方法的实际行进轨迹长度和行进时间相较于传统DPO方法分别缩短了17%和12%。有效解决了真实动态路网环境下路径优化问题。并且通过机器狗实验,验证了该方法的实用性和有效性。

关键词：路径优化动态环境协同进化涟漪扩散算法:不确定性

基于有限谓词追踪的民机系统需求一致性检查方法

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系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 205-218页

作者：王鹏岳舒婷张帆董磊中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

针对民机安全关键系统在正向研发过程中,系统级需求的正确性难以在设计早期全部完成确认的问题,提出一种基于有限谓词追踪的功能需求一致性检查体系。首先,引入一阶逻辑中的谓词追踪,建立系统内部功能需求与交互功能需求形式化规约方法... 详细信息

针对民机安全关键系统在正向研发过程中,系统级需求的正确性难以在设计早期全部完成确认的问题,提出一种基于有限谓词追踪的功能需求一致性检查体系。首先,引入一阶逻辑中的谓词追踪,建立系统内部功能需求与交互功能需求形式化规约方法。其次,针对单条、多条需求内容正确性以及需求关系一致性,构建需求一致性检查形式化规约,开展需求自冲突、集冲突与需求关系一致性检验,并生成可解释的检查反例进行需求迭代。最后,以机载平视显示(head-up display,HUD)系统飞行信息符号生成与显示功能为例,验证该方法的正确性与有效性。研究结果表明,基于有限谓词追踪的功能需求一致性检查方法能够提高需求一致性检查效率、降低研发成本,为民机系统级需求确认提供支持。

关键词：需求一致性定理证明功能需求正确性一阶逻辑需求冲突

二元共载系统退化相关的两阶段退化模型及可靠性分析

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航空学报 2024年第7期45卷 186-202页

作者：张帆程伯晗王鹏董磊中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学科技创新研究院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

针对复杂机载系统中二元共载组件退化受退化进程相互作用与负载分担影响的问题,提出了一种考虑退化速率相互作用的两阶段退化模型。首先,研究基于退化速率相互作用的双组件退化依赖性表征方法,建立不考虑负载分担影响的双组件退化相关... 详细信息

针对复杂机载系统中二元共载组件退化受退化进程相互作用与负载分担影响的问题,提出了一种考虑退化速率相互作用的两阶段退化模型。首先,研究基于退化速率相互作用的双组件退化依赖性表征方法,建立不考虑负载分担影响的双组件退化相关性模型。其次,考虑负载分担对退化速率的影响,以某一组件失效为变点,将系统退化进程分为2个阶段,构建考虑负载分担影响的双组件退化相关性模型。模型的参数采用极大似然估计法进行估计,并构建系统的可靠性模型与剩余寿命模型。最后,以一航空部件为例进行二元退化相关的共载系统可靠性计算,所提方法为复杂系统二元共载组件退化失效的可靠性分析问题提供支持。

关键词：退化相关性负载分担可靠性分析蒙特卡洛剩余寿命

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雷达鸟类目标微多普勒贝叶斯增强算法

系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 505-516页

作者：杨磊孙卫天毛欣瑶夏亚波桑婧隺中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 天津港远航国际矿石码头有限公司天津300452

针对传统恒虚警率(constant false-alarm rate,CFAR)方法难以探测鸟类目标的问题,提出一种基于时频(time-frequency,TF)域鸟类目标微多普勒贝叶斯增强算法。首先,以鸟类目标扑翼模型为基础,建立雷达回波信号及微多普勒模型。其次,考虑... 详细信息

针对传统恒虚警率(constant false-alarm rate,CFAR)方法难以探测鸟类目标的问题,提出一种基于时频(time-frequency,TF)域鸟类目标微多普勒贝叶斯增强算法。首先,以鸟类目标扑翼模型为基础,建立雷达回波信号及微多普勒模型。其次,考虑短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,STFT),对回波信号进行时频分析。针对STFT加窗操作影响分辨率及其对杂波敏感的问题,引入广义高斯分布对先验自适应建模,在贝叶斯推理方式下实现时频域微多普勒特征增强。考虑到目标非多普勒特征非平滑,后验分布计算困难,提出用近端未调整朗之万算法(proximal unadjusted Langevin algorithm,P-ULA)进行高效求解。仿真及实测实验数据表明,所提算法不仅能够有效抑制背景噪声,而且可以在一定程度上保留微多普勒特征的连续性。

关键词：雷达鸟类目标探测微多普勒特征短时傅里叶变换广义高斯分布贝叶斯学习

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高动态复杂场景下航空自组网路由协议研究

西安电子科技大学学报 2024年第1期51卷 72-85页

作者：姜来为陈正杨宏宇中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

随着航空运输规模的迅速增长,以民航飞机为主的航空自组网通信已经具备通信组网覆盖的基础。能否找到一种有效手段将高动态不确定复杂场景下航空器节点重要数据传输并安全备份,是提高空天地一体化系统可靠性和管理能力的重要措施。然而... 详细信息

随着航空运输规模的迅速增长,以民航飞机为主的航空自组网通信已经具备通信组网覆盖的基础。能否找到一种有效手段将高动态不确定复杂场景下航空器节点重要数据传输并安全备份,是提高空天地一体化系统可靠性和管理能力的重要措施。然而,航空自组网所具备的网络拓扑结构高动态变化、网络跨度大和网络链路不稳定等特点,给航空自组网网络协议设计,尤其是路由协议设计带来了严峻考验。为了便于未来在航空自组网路由协议设计方面开展深入研究,对航空自组网路由协议设计相关要求进行了全面的分析并对现有的路由协议进行了全面的调研。首先根据航空自组网的特点分析了航空自组网路由协议设计所需要考虑的因素、面临的挑战以及设计原则;然后,根据现有路由协议设计特点,对国内外已有航空自组网路由协议进行了分类综述与分析;最后,探讨了未来航空自组网路由协议设计的研究重点,为推动我国下一代空天地一体化网络研究提供了参考。

关键词：高动态复杂场景航空自组网路由协议数据传输

基于POA-VMD和MPE的光纤周界入侵信号降噪方法

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激光与光电子学进展 2024年第17期 141-150页

作者：马愈昭朱庆啸吕其明李猛中国民航大学电子信息与自动化学院中国民航大学空中交通管理学院

针对当下的光纤周界入侵事件复杂多变以及噪声干扰的问题，需要对光纤周界系统采集的信号进行去噪处理。首先，提出了鹈鹕算法优化的变分模态分解降噪，并引入多尺度排列熵判决机制提高抑制模态混叠与虚假分量能力，最终将筛选出的信号... 详细信息

针对当下的光纤周界入侵事件复杂多变以及噪声干扰的问题，需要对光纤周界系统采集的信号进行去噪处理。首先，提出了鹈鹕算法优化的变分模态分解降噪，并引入多尺度排列熵判决机制提高抑制模态混叠与虚假分量能力，最终将筛选出的信号组成重构信号，实现整个信号的去噪。实验结果表明，在双Mach-Zehnder光纤周界传感系统判别入侵的过程中，信号去噪方面有了明显的改善，以去噪信噪比、相关系数、降噪后信号的均方根误差为降噪性能评价指标，本文所提方法与现有的集合经验模态分解-相关系数和互补集合经验模态分解-相关系数方法相比去噪信噪比有所降低，相关系数明显提高，去噪信号的均方根误差略有减少。该算法不仅能够更好地消除光纤周界系统采集信号的噪声，还最大程度地保留了信号的特征信息。

关键词：光纤传感鹈鹕优化算法变分模态分解多尺度排列熵

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