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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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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

基于重构时间采样的空中机动目标检测与参数估计

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电子与信息学报 2012年第4期34卷 936-942页

作者：吴仁彪王小寒李海王冬梅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 中国民航西南地区空中交通管理局成都610202

空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)是一种有效的机载预警雷达动目标检测方法。但当来袭目标具有很强的机动性时,其多普勒频率随时间变化,使得传统STAP方法的相参积累性能大大下降。针对这种情况,该文提出了一种将STA... 详细信息

空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)是一种有效的机载预警雷达动目标检测方法。但当来袭目标具有很强的机动性时,其多普勒频率随时间变化,使得传统STAP方法的相参积累性能大大下降。针对这种情况,该文提出了一种将STAP与分数阶Fourier变换(FRactional Fourier Transform,FRFT)相结合的机载雷达空中机动目标检测和参数估计方法。该方法利用空间采样来重构时间采样,等效于增加了单个阵元的脉冲点数,解决了由于机载预警雷达在一个相干处理时间内发射脉冲点数有限而导致直接应用FRFT估计精度较差的问题。仿真结果证明了该方法的有效性。

关键词：机载预警雷达机动目标空时自适应处理(STAP) 分数阶Fourier变换(FRFT)

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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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基于功能脆弱性的空中交通相依网络流量分配

航空学报 2020年第4期41卷 179-187页

作者：王兴隆齐雁楠潘维煌中国民航大学空中交通管理学院天津300300

依据空中交通管理与航班运行规则,采用复杂网络理论构建由机场、航路与管制扇区组成的相依网络模型,建立不同扰动策略的影响规则,提出以网络流量熵和交通流损失比变化率为指标识别网络功能脆弱性。并以网络总流量熵最小为目标,建立基于... 详细信息

依据空中交通管理与航班运行规则,采用复杂网络理论构建由机场、航路与管制扇区组成的相依网络模型,建立不同扰动策略的影响规则,提出以网络流量熵和交通流损失比变化率为指标识别网络功能脆弱性。并以网络总流量熵最小为目标,建立基于改进遗传算法的网络流量协调分配策略,以降低空中交通相依网络的脆弱性。以民航华北地区空域为原型,发现了其相依网络脆弱性表现规律和脆弱源,采用遗传算法求解网络流量分配方案,优化结果降低了网络总熵值和功能脆弱性,其中机场网络流量分配后效果最为显著,验证了方法的有效性,研究结果可为空中流量管理决策提供一定的理论支撑。

关键词：空中交通相依网络脆弱性流量熵交通流损失比流量分配

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一次爆发性气旋引发的罕见暴风雪过程分析

北京大学学报（自然科学版） 2009年第4期45卷 693-700页

作者：蔡丽娜隋迎玖刘大庆王爽刘伟王天奎北京大学物理学院大气科学系北京100871 中国民用航空东北地区空中交通管理局运行中心沈阳110043 中国民用航空东北地区空中交通管理局大连空管站大连116001

冬季温带气旋强烈的发展会带来大范围严重的暴风雪天气。针对2007年3月3—5日一次气旋爆发性发展所造成的暴雪、大风和低能见度给辽宁省的交通,特别是航空带来的巨大影响,从大尺度环流背景、气旋移动路径和强度、水汽条件、冷暖空气活... 详细信息

冬季温带气旋强烈的发展会带来大范围严重的暴风雪天气。针对2007年3月3—5日一次气旋爆发性发展所造成的暴雪、大风和低能见度给辽宁省的交通,特别是航空带来的巨大影响,从大尺度环流背景、气旋移动路径和强度、水汽条件、冷暖空气活动及多种物理量场,对这次气旋的强烈发展及其相关联的垂直环流进行了动力学和热力学的诊断分析。结果表明,大气的强斜压性和其所伴随的冷、暖平流是气旋爆发性发展的主要原因;平流层高位势涡度的下传促进了气旋的强烈发展;气旋中心附近最强的上升运动区基本上是上下垂直的;高、低空急流及相关的高、低空散度场和垂直运动构成了气旋所伴随的强大次级环流;沈阳地区强暴风雪的产生与气旋的强烈发展、偏南风低空急流的水汽输送及气旋内部垂直运动的强弱等密切相关。

关键词：暴风雪爆发性气旋大尺度环流物理诊断

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空中交通CPS结构特性及韧性评估

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1187-1196页

作者：王兴隆魏奕雯贺敏中国民航大学空中交通管理学院天津300300

针对空中交通体系结构复杂、耦合性强、脆弱性高的特点,为缓解因受扰导致的级联失效现象,对其结构韧性进行研究。建立了空中交通信息物理系统(CPS)模型,提出同层度与层间度、同层介数与层间介数等指标,分析级联失效过程;提出空中交通CP... 详细信息

针对空中交通体系结构复杂、耦合性强、脆弱性高的特点,为缓解因受扰导致的级联失效现象,对其结构韧性进行研究。建立了空中交通信息物理系统(CPS)模型,提出同层度与层间度、同层介数与层间介数等指标,分析级联失效过程;提出空中交通CPS韧性的概念,并采用定量评估方法对受损能力和恢复能力进行度量;对比不同扰动-恢复策略下的空中交通CPS表现,制定最佳恢复策略,提高受扰时的韧性。以华东地区空中交通CPS为例进行分析,结果表明:空中交通CPS网络度分布服从幂率分布,介数服从指数分布;在基于介数度值扰动下,采用介数恢复策略可以有效提高受扰时空中交通CPS的韧性。

关键词：信息物理系统级联失效扇区网络航路网络空中交通CPS韧性

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空中交通网络模体识别及子图结构韧性评估

航空学报 2021年第7期42卷 551-561页

作者：王兴隆石宗北陈仔燕中国民航大学空中交通管理学院天津300300

研究空中交通网络的结构特征是理解网络性质的重要手段。从局部角度出发,以构成空中交通网络的子图结构为研究对象,对其模体特性进行识别。通过对子图浓度在外界扰动下的变化情况进行分析,提出子图结构韧性概念以表征网络拓扑结构的动... 详细信息

研究空中交通网络的结构特征是理解网络性质的重要手段。从局部角度出发,以构成空中交通网络的子图结构为研究对象,对其模体特性进行识别。通过对子图浓度在外界扰动下的变化情况进行分析,提出子图结构韧性概念以表征网络拓扑结构的动态演化规律。以华东地区空中交通网络为例,对低阶子图结构进行了模体特性识别,并对不同扰动下子图结构韧性的变化情况进行评估。实证结果表明,子图结构的模体特性符合空中交通网络的实际连通度需求;在网络受扰动及恢复过程中,子图相对浓度较为稳定,子图结构韧性和网络宏观结构变化之间较为一致。对于揭示节点间连接的偏好及航路结构合理性,网络受扰动及恢复过程背后的底层机制,网络整体与局部结构之间的关系等有着一定的研究意义。

关键词：航空运输空中交通网络韧性模体识别子图结构韧性评估

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基于飞行剖面的航空器试飞活动空管风险研究

中国安全科学学报 2022年第1期32卷 149-156页

作者：韩鹏王军王启赵嶷飞中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民航大学民航航班广域监视与安全管控技术重点实验室天津300300 中国民用航空局空中交通管理局空中交通管制部北京100020 中国民用航空西南地区空中交通管理局云南分局云南昆明650200

为明确空中交通管理风险对航空器适航试飞活动不安全事件的影响,首先,依据航空器试飞科目绘制相应飞行剖面;其次,基于试飞活动飞行剖面,分析管制单位试飞保障流程,提取管制运行风险对试飞活动的影响因素;采用事故树分析法(FTA)分析事故... 详细信息

为明确空中交通管理风险对航空器适航试飞活动不安全事件的影响,首先,依据航空器试飞科目绘制相应飞行剖面;其次,基于试飞活动飞行剖面,分析管制单位试飞保障流程,提取管制运行风险对试飞活动的影响因素;采用事故树分析法(FTA)分析事故发展过程,将事件和逻辑关系映射至贝叶斯网络(BN),依据国内外民航空管不安全事件分类统计结果和航空器制造商对试飞活动风险评估结论确定条件概率表,并基于变量消元法计算后验概率,推演事故主要诱因。结果表明:航空器试飞活动出现不安全事件或事故征候时,管理因素是导致试飞活动空管保障环节不安全事件的关键致因;试飞任务、空域环境及管制员工作差错也是导致试飞活动不安全事故的较大风险源。

关键词：飞行剖面航空器适航试飞活动风险评估空中交通管理贝叶斯网络(BN)