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基于核主成分分析的半监督日志异常检测模型

江苏大学学报（自然科学版） 2025年第1期46卷 64-72,97页

作者：顾兆军叶经纬刘春波张智凯王志中国民航大学信息安全测评中心天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300 中国民用航空中南地区空中交通管理局湖北分局湖北武汉432200 南开大学网络空间安全学院天津300350

对于具有“组异常”和“局部异常”分布特点的系统日志数据,传统的ADOA(anomaly detection with partially observed anomalies)半监督日志异常检测方法存在为无标签数据生成的伪标签准确性不佳的问题.针对此问题,提出一种改进的半监督... 详细信息

对于具有“组异常”和“局部异常”分布特点的系统日志数据,传统的ADOA(anomaly detection with partially observed anomalies)半监督日志异常检测方法存在为无标签数据生成的伪标签准确性不佳的问题.针对此问题,提出一种改进的半监督日志异常检测模型.对已知异常样本采用k均值聚类,采用核主成分分析计算无标签样本的重构误差;运用重构误差和异常样本相似分计算出样本的综合异常分,作为其伪标签;依据伪标签计算LightGBM分类器的样本权重,训练异常检测模型.通过参数试验探究了训练集样本比例变化对模型性能的影响.在HDFS和BGL这2个公开数据集上进行试验,结果表明该模型能够提高伪标签的准确性,相较于DeepLog、LogAnomaly、LogCluster、PCA和PLELog等已有模型,精确率和F 1分数均有提升.与传统的ADOA异常检测方法相比,该模型F 1分数在2类数据集上分别提高了0.084和0.085.

关键词：系统日志日志异常检测组异常局部异常半监督重构误差核主成分分析伪标签

东亚地区晴空湍流未来变化趋势预估:基于CORDEX-WRF模式降尺度

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地球物理学报 2022年第7期65卷 2432-2447页

作者：胡伯彦汤剑平王淑瑜南京大学大气科学学院南京210023 中国民用航空华东地区空中交通管理局上海200335

利用耦合模式比较计划(CMIP5)的全球环流模式CNRM-CM5、GFDL-ESM2M、EC-EARTH和MPI-ESM-LR分别驱动区域气候模式(RCM)WRF,在国际间区域气候降尺度试验(CORDEX)框架下对东亚地区当代和RCP 8.5情景下未来气候进行高分辨率模拟.通过计算21... 详细信息

利用耦合模式比较计划(CMIP5)的全球环流模式CNRM-CM5、GFDL-ESM2M、EC-EARTH和MPI-ESM-LR分别驱动区域气候模式(RCM)WRF,在国际间区域气候降尺度试验(CORDEX)框架下对东亚地区当代和RCP 8.5情景下未来气候进行高分辨率模拟.通过计算21个晴空湍流指数研究了东亚地区2041—2060年三个高度层上(200 hPa、250 hPa和300 hPa)五种强度湍流(轻度、轻-中度、中度、中-重度和重度)的季节变化特征.首先检验RCM对1981—2000年气候的模拟能力,结果显示,模式能够较好再现东亚地区高空变量气候平均态空间分布特征,同时对晴空湍流指数分布特征亦具有较好模拟能力.晴空湍流未来变化趋势预估结果显示,东亚地区所有季节中均存在湍流强度越强、湍流频率增幅越大的特征.各强度湍流增幅冬季最大,其次为春季和秋季,夏季最小.从不同高度对比来看,200 hPa和250 hPa各强度湍流增幅普遍大于300 hPa,且在夏季和秋季增幅随高度降低而减小,春季和冬季则250 hPa上增幅最大,300 hPa上增幅最小.就中国不同子区域而言,纬度越高的区域湍流频率增幅越大,且北方地区各高度上还存在增幅“东高西低”的分布特征,南方地区则在250 hPa和300 hPa上为“西高东低”分布特征.未来东亚中纬度地区垂直风切变作用增强可能是引起晴空湍流增多的重要原因之一.

关键词：晴空湍流未来变化 WRF模式降尺度技术 CORDEX

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机场群离港航班时刻稳定性评估及优化

北京航空航天大学学报 2023年第6期49卷 1331-1341页

作者：王兴隆许晏丰薛依晨中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民用航空华北地区空中交通管理局北京100621

随着中国航空运输量的不断增加,机场群航班时刻资源日益稀缺、航班延误严重等问题也逐渐显现,有必要深入研究机场群的航班时刻优化问题。在明确机场群离港航班时刻稳定性概念基础上,提出离港航班延误率、平均延误时间等共6项机场群离港... 详细信息

随着中国航空运输量的不断增加,机场群航班时刻资源日益稀缺、航班延误严重等问题也逐渐显现,有必要深入研究机场群的航班时刻优化问题。在明确机场群离港航班时刻稳定性概念基础上,提出离港航班延误率、平均延误时间等共6项机场群离港航班时刻稳定性评估指标,并运用改进的逼近理想解排序(TOPSIS)法对稳定性进行质量评估。建立机场群离港航班时刻优化模型,选择改进粒子群算法来实现对该模型的优化,并以稳定性质量为标准对优化前后航班计划进行比较。以京津冀机场群为例进行验证,仿真结果表明:所提优化模型和算法能够降低北京首都国际机场离港航班平均延误时间18.8 s,降低平均延误率9.9%;繁忙航线平均延误时间降低12.7 s,平均延误率降低3.0%;有效降低了京津冀机场群整体延误水平,提高机场群离港航班时刻稳定性。

关键词：机场群稳定性评估逼近理想解排序离港航班时刻优化粒子群算法

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基于随机森林的对流天气下终端区容量预测

系统工程理论与实践 2021年第8期41卷 2125-2136页

作者：毛利民彭瑛李杰郭聪聪康博曹正南京航空航天大学民航学院南京210016 中国民用航空中南地区空中交通管理局广州510403

分析了对流天气影响下的管制运行特点,从空域、交通和气象的角度量化了影响终端区起降容量的特征,进行了基于信息增益的特征筛选,建立了基于随机森林的终端区小时起降容量预测模型.以广州终端区为例,使用10折交叉检验和自助法的模型评... 详细信息

分析了对流天气影响下的管制运行特点,从空域、交通和气象的角度量化了影响终端区起降容量的特征,进行了基于信息增益的特征筛选,建立了基于随机森林的终端区小时起降容量预测模型.以广州终端区为例,使用10折交叉检验和自助法的模型评估方法以及均方误差和决定系数度量了模型的性能,与基于最大流最小割解析模型的容量预测方法相比,容量预测的绝对平均误差降低了83%,绝对平均误差方差降低了80%.

关键词：空中交通管理对流天气容量预测机器学习随机森林

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管型航路中航空器自主运行模式

西南交通大学学报 2020年第4期55卷 873-881页

作者：叶博嘉薛奥林伍小元董云龙南京航空航天大学民航学院江苏南京211106 中国民用航空华东地区空中交通管理局上海200335

为了提升管型航路内航空器运行效率,降低飞行延误和冲突,首先选取了定速、超越和自由3种典型自主运行模式,并分析了其特点;其后,建立了管型航路中航空器自主运行仿真模型,并采用蒙特卡洛仿真与机器学习相结合的方法,分析了自主运行模式... 详细信息

为了提升管型航路内航空器运行效率,降低飞行延误和冲突,首先选取了定速、超越和自由3种典型自主运行模式,并分析了其特点;其后,建立了管型航路中航空器自主运行仿真模型,并采用蒙特卡洛仿真与机器学习相结合的方法,分析了自主运行模式中关键变量的相关性;最后,以北京首都机场—广州白云机场高空航路为实例,建立了各衡量指标回归模型,并对3种模式典型指标进行了敏感性分析.研究结果表明:自由模式中的吞吐量和总延误时间指标相对较好,但冲突率相对较高,冲突率最小值为0.0361;超越模式中各项指标相对折衷,其航路资源的利用率不如自由模式,吞吐量约为自由模式的61.89%;定速模式中的航空器缺乏调整速度和间隔的调整能力,受航空器的初始间隔影响较为明显.

关键词：空中交通仿真建模管型航路自主运行模式回归分析

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机场地面交叉口冲突概率估计模型

系统仿真学报 2016年第12期28卷 2918-2924页

作者：潘卫军罗小林康瑞黄宸宇夏正洪邱文彬中国民用航空飞行学院四川广汉618307 中国民用航空西北地区空中交通管理局陕西西安710082 中国民用航空西南地区空中交通管理局四川成都610202

为提高机场地面运行安全,预防航空器产生滑行冲突,研究了基于航空器特性的机场地面交叉口冲突概率并建立了相应的估计模型。该模型将发动机喷流影响有效距离因素引入到交叉口冲突范围中,描述了航空器滑行冲突的过程。结合实际运行数据... 详细信息

为提高机场地面运行安全,预防航空器产生滑行冲突,研究了基于航空器特性的机场地面交叉口冲突概率并建立了相应的估计模型。该模型将发动机喷流影响有效距离因素引入到交叉口冲突范围中,描述了航空器滑行冲突的过程。结合实际运行数据对模型进行了验证和数据分析,探讨了速度区间对模型的影响。模型针对三种运动状态航空器滑行冲突概率的变化进行分析,当速度变化区间为0.5 m/s时,冲突概率分析较为理想,能在贴近客观实际的前提下较好地提高冲突概率计算的准确性。仿真结果表明:减速等待避让策略能够有效减小航空器冲突概率,预防事故的发生;该模型能实时计算航空器的冲突概率,可用于航空器地面冲突预警。

关键词：空中交通管理机场地面交叉口速度区间冲突概率

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基于点融合系统的多目标进场排序与调度

北京航空航天大学学报 2023年第1期49卷 66-73页

作者：张军峰游录宝周铭杨春苇康博南京航空航天大学民航学院南京210016 中国民用航空中南地区空中交通管理局广州510403

持续增长的交通需求和日趋饱和的空域资源对飞行安全和管制效率要求更高,鉴于此,研究基于点融合系统(PMS)的多目标进场排序与调度问题。分析四维航迹预测模型与方法,实现四维航迹预测功能。针对PMS的运行模式和多个利益相关方的需求,构... 详细信息

持续增长的交通需求和日趋饱和的空域资源对飞行安全和管制效率要求更高,鉴于此,研究基于点融合系统(PMS)的多目标进场排序与调度问题。分析四维航迹预测模型与方法,实现四维航迹预测功能。针对PMS的运行模式和多个利益相关方的需求,构建PMS多目标排序与调度模型,提出基于多目标帝国竞争算法(ICA)。利用长沙黄花国际机场实际运行数据与蒙特卡罗模拟数据对优化模型与算法进行验证。结果表明:所提算法有良好的实际应用效果,能为管制员提供决策支持;在应用基于PMS的多目标进场排序与调度,即使在相对保守的安全间隔下,相对于实际运行优化后的总延误时间、总飞行时间、最大飞行时间分别有70.8%、13.2%、11.8%的缩减。

关键词：空中交通管理排序与调度帝国竞争算法点融合系统多目标优化

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考虑推力意图的航空器连续爬升垂直剖面预测

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1347-1353页

作者：杜卓铭张军峰苗洪连王斌南京航空航天大学民航学院南京210016 中国民用航空中南地区空中交通管理局广州510403

航空器连续爬升剖面的准确预测可以提高冲突探测的可靠性和离场排序的精确性。基于推力设置信息,提出航空器推力意图的建模方法。利用航空器的全能量方程,考虑风速向量与温度信息,提出考虑推力意图的航空器连续爬升垂直剖面的预测方法... 详细信息

航空器连续爬升剖面的准确预测可以提高冲突探测的可靠性和离场排序的精确性。基于推力设置信息,提出航空器推力意图的建模方法。利用航空器的全能量方程,考虑风速向量与温度信息,提出考虑推力意图的航空器连续爬升垂直剖面的预测方法。利用快速存取记录器(QAR)数据,进行多案例的对比分析,以QAR每一数据帧为采样点,重点对预测剖面的真空速、高度和燃油流量等进行误差分析。考察不同预测方法,对比到达爬升顶点(TOC)的时间和距离的误差。结果表明:采用所提预测方法可以将到达TOC时间平均绝对误差控制在1 min内;与不考虑推力意图的预测方法相比,可以降低到达TOC时间平均绝对误差约52%。

关键词：空中交通管理航迹预测连续爬升性能模型推力意图

ADS-B统计数据的位置导航不确定类别质量分析

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航空学报 2015年第9期36卷 3128-3136页

作者：沈笑云唐鹏张思远焦卫东中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 中国民用航空中南地区空中交通管理局深圳空中交通管理站深圳518128

为实现广播式自动相关监视(ADS-B)航迹与雷达航迹的高质量融合,必须对ADS-B航迹和雷达航迹数据质量进行分析。在分析实际ADS-B航迹数据的基础上,提出以航路为参考基准验证ADS-B航迹数据精度及完好性的方法。根据ADS-B报文中的位置导航... 详细信息

为实现广播式自动相关监视(ADS-B)航迹与雷达航迹的高质量融合,必须对ADS-B航迹和雷达航迹数据质量进行分析。在分析实际ADS-B航迹数据的基础上,提出以航路为参考基准验证ADS-B航迹数据精度及完好性的方法。根据ADS-B报文中的位置导航不确定类别(NUCp)值,统计航迹点与航路中心线的水平偏差并将其作为位置实际误差,运用分位数-分位数图法对位置实际误差进行正态分布检验,得出置信水平为99%的实际误差置信区间,即在不同NUCp值下可信赖的位置误差范围。实验结果表明,在采用加权平均法进行航迹融合时,与传统权重分配相比,对于NUCp值为5或6的ADS-B航迹数据可增大权重,而对于NUCp值为7的数据则应减小权重。

关键词：广播式自动相关监视位置导航不确定类别航迹融合分位数-分位数图统计分析