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民航气象中心对流协同预报产品可用性分析

民航学报 2024年第4期 96-100+154页

作者：赵晨阳张伟梁升徐梦翔中国民用航空局空中交通管理局气象中心

对流协同预报产品(collaborative convective forecast product,CCFP)是民航运行中一种重要的气象支持产品。目前,民航局空管局气象中心(以下简称北京)制作发布的CCFP产品暂未大规模推广使用,为了分析该产品的可用性及有效性,对2021～2... 详细信息

对流协同预报产品(collaborative convective forecast product,CCFP)是民航运行中一种重要的气象支持产品。目前,民航局空管局气象中心(以下简称北京)制作发布的CCFP产品暂未大规模推广使用,为了分析该产品的可用性及有效性,对2021～2022年夏季北京制作的CCFP产品进行检验评估。通过比较对流预报覆盖率、空报率、命中率、TS评分(threat score)可以发现,北京制作发布的CCFP产品夏季预报效果较好;预报时效越短,预报效果更优;在全国主要机场或航路上遭遇大面积雷雨影响时,CCFP产品提供的未来2～8 h精细化对流天气预报更有针对性和有效性,便于流量管理部门依据未来对流天气的分布和发展趋势,合理安排航空出行,最大限度地减少因对流天气造成的飞行不正常。

关键词：对流协同预报产品覆盖率准确率 TS评分

考虑多约束因素的物流无人机网络高精度风险分析模型

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Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2024年第2期41卷 218-232页

作者：闫永刚李新飞沈志远魏文斌南京航空航天大学民航学院中国南京211106 中国民用航空局空中交通管理局中国北京100022 中国南方航空有限公司北京分公司中国北京102602 圣何塞州立大学工程学院美国圣何塞95192-0061

物流无人机为全球快递物流业的扩张带来了新的机遇,有效克服了地面运输方式的不足。当前物流无人机仍处于起步阶段,因此有必要分析其运行过程中的碰撞风险。本文采用冲突区碰撞建模理论,根据物流无人机的特点和局限性,研究了其在特定空... 详细信息

物流无人机为全球快递物流业的扩张带来了新的机遇,有效克服了地面运输方式的不足。当前物流无人机仍处于起步阶段,因此有必要分析其运行过程中的碰撞风险。本文采用冲突区碰撞建模理论,根据物流无人机的特点和局限性,研究了其在特定空域飞行内的安全隐患。首先,为了衡量可靠性和故障率等多种因素对物流无人机在特定空域安全运行的影响,建立了物流无人机与其他无人机在特定空域的碰撞风险分析模型。然后,通过分析影响物流无人机安全运行的因素,包括空域条件、人机系统、环境条件和管理条件,建立了在特定空域运行的物流无人机与民用飞机碰撞风险分析模型。为了验证所提出模型的准确性,本研究对这两种情况下的模型进行了求解,并与国际民航组织制定的安全性标准进行了比较。

关键词：物流无人机冲突模型冲突风险低空经济安全运行

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基于装卸顺序的中型机多航段协同配载优化

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1147-1161页

作者：赵向领李云飞王治宇徐吉辉李鹏飞中国民航大学空中交通管理学院天津300300 空军工程大学装备管理与无人机工程学院西安710000 珠海翔翼航空技术有限公司珠海519030 天津大学管理与经济学部天津300072

多航段、多经停的航空货运航班,飞行过程中需要合理控制飞机的重心(CG)位置,保持平衡状态,中转站装卸操作过程中需要避免额外装卸操作,减少时间和劳力浪费,因此,研究多航段航班的协同配载问题具有重要现实意义。根据航空器自身特点与集... 详细信息

多航段、多经停的航空货运航班,飞行过程中需要合理控制飞机的重心(CG)位置,保持平衡状态,中转站装卸操作过程中需要避免额外装卸操作,减少时间和劳力浪费,因此,研究多航段航班的协同配载问题具有重要现实意义。根据航空器自身特点与集装器(ULD)装卸顺序,结合各航段飞机装载平衡与过站机场ULD装卸操作要求,通过协调分配各航段ULD和散货位置,建立了中型机联程航班多目标整数线性规划模型。模型考虑了ULD和散货的质量、体积及与舱位的匹配限制,航空器限重、舱位限重、舱位及区域累积限重、上下舱联合限重和CG位置的平衡限制,以及前后航段ULD和散货的连接性约束。根据造成中间机场额外装卸操作的2种原因,基于装卸顺序,提出装卸优化模型,通过ULD的舱内平移,优化了CG,减少了装卸次数。以B757-200F机型为例,在两装一卸、一装两卸和两装两卸3种场景下,采用商用求解器Gurobi,分别针对3种不同目标函数组合进行求解和分析对比。实验表明:所提模型可以有效协调过站货物的额外装卸次数,优化前后两航段的CG位置。

关键词：航空运输航空货运多航段协同配载载重平衡多目标整数线性规划

CNMS系统静态数据修订错误的纠正及改进探讨

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民航学报 2024年第2期8卷 76-79页

作者：李萍林义淳何国生中国民用航空中南地区空中交通管理局

本文以一例CNMS系统静态数据修订错误为例，重现错误发生的过程，分析错误原因及CNMS系统存在的问题，同时提出纠正错误和修复数据的方法，提出CNMS系统优化和工作改进措施，降低实际工作中出现错误的可能性。

关键词： CNMS系统静态数据修订

基于再分析产品的西边界流趋势分析及其与北极海冰的联系

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海洋通报 2024年

作者：王坤但博项东行吕松炘傅宁中国民航大学空中交通管理学院国家海洋信息中心中国海洋大学海洋与大气学院

黑潮和湾流是北半球重要的西边界流，其趋势演变对海气相互作用有关键性影响。由于观测时空覆盖不足和数值模式精度有限，当前准确表征黑潮和湾流的趋势变化面临较大挑战。利用两套海洋再分析产品（CORAv2.0和GREP数据集），从路径和强... 详细信息

黑潮和湾流是北半球重要的西边界流，其趋势演变对海气相互作用有关键性影响。由于观测时空覆盖不足和数值模式精度有限，当前准确表征黑潮和湾流的趋势变化面临较大挑战。利用两套海洋再分析产品（CORAv2.0和GREP数据集），从路径和强度两方面进行了1993—2016年黑潮和湾流变化的趋势分析，并结合北极海冰观测数据及地球系统模式研究了北极海冰对黑潮和湾流趋势演变的影响。结果显示两套海洋再分析产品均反映出70°W以东区域湾流存在减弱趋势，且在56°W以东湾流路径随时间向赤道方向移动。CORAv2.0数据显示黑潮出现明显增强趋势；而GREP数据中黑潮强度只在日本以东区域增强，140°E以东黑潮路径向极地方向移动。两套海洋再分析产品中黑潮（湾流）流速与观测的秋季北极海冰面积存在显著负（正）相关关系。通过地球系统模式设计北极海冰扰动试验，发现北极海冰消融导致的黑潮增强模态与CORAv2.0数据显示的黑潮速度趋势十分吻合，并且模拟得到的湾流响应也与两套海洋再分析产品的趋势分析相一致，即北极海冰消融使黑潮增强，湾流减弱，并且湾流的路径向赤道方向移动。研究结果为厘清西边界流长期变化趋势与作用机制提供参考依据，同时也反映出海洋再分析产品在西边界流趋势分析中较高的应用价值。

关键词：西边界流黑潮湾流趋势分析海洋再分析产品北极海冰

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自动飞行员复诵指令生成方法研究

科学技术与工程 2024年第4期24卷 1588-1596页

作者：潘卫军蒋培元李煜琨王腾陈宽明中国民用航空飞行学院空中交通管理学院广汉618307

为了提高效率,降低培训成本并推广使用计算机来取代管制模拟机中的飞行员席位,采用集成学习的策略来生成飞行员复诵指令。选用5个大规模预训练语言模型进行微调,并使用K折交叉验证来筛选出性能较好的4个模型作为基础模型来构建集成学习... 详细信息

为了提高效率,降低培训成本并推广使用计算机来取代管制模拟机中的飞行员席位,采用集成学习的策略来生成飞行员复诵指令。选用5个大规模预训练语言模型进行微调,并使用K折交叉验证来筛选出性能较好的4个模型作为基础模型来构建集成学习模型。所构建的集成学习模型在管制指令数据集上取得在本领域中的最优效果。在通用的ROUGE(recall-oriented understudy for gisting evaluation)评价标准中,取得R_(OUGE-1)=0.998,R_(OUGE-2)=0.995,R_(OUGE-L)=0.998的最新效果。其中,R_(OUGE-1)关注参考文本与生成文本之间单个单词的匹配度,R_(OUGE-2)则关注两个连续单词的匹配度,R_(OUGE-L)则关注最长公共子序列的匹配度。为了克服通用指标在本领域的局限性,更准确地评估模型性能,针对生成的复诵指令提出一套基于关键词的评价标准。该评价指标准基于管制文本分词后的结果计算各个关键词指标来评估模型的效果。在基于关键词的评价标准下,所构建模型取得整体准确率为0.987的最优效果,对航空器呼号的复诵准确率达到0.998。

关键词：微调策略文本生成管制员培训集成学习自动飞行员

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不同B-V频率下的飞机尾涡数值模拟研究

兵器装备工程学报 2024年第2期45卷 197-203页

作者：潘卫军姜沿强张钰沁中国民用航空飞行学院空中交通管理学院四川广汉618307

为保障民航飞机的运行安全,探究大气分层对飞机尾涡的影响,对不同B-V频率和初始温度条件下的尾流演化进行研究。选择SST k-ω湍流模型,使用Fluent软件对自定义函数搭建的9种大气环境下的A333飞机尾涡演化进行数值模拟,并基于演化结果对... 详细信息

为保障民航飞机的运行安全,探究大气分层对飞机尾涡的影响,对不同B-V频率和初始温度条件下的尾流演化进行研究。选择SST k-ω湍流模型,使用Fluent软件对自定义函数搭建的9种大气环境下的A333飞机尾涡演化进行数值模拟,并基于演化结果对飞行安全进行分析。结果表明:初始温度不同主要会引起尾涡初始强度的不同,但对尾涡发展影响较小。B-V频率主要作用于t′=1.5之后,使尾涡特征的演化产生差异。较大的B-V频率会诱使尾涡上方产生小尺度的次级涡旋,加速尾涡衰减,减小涡核间距。B-V频率的增大会引起尾涡下沉速率大幅减小,使前机尾流在后机的飞行航路上停留更久,从而增大尾流间隔。

关键词： A333 B-V频率大气分层尾涡演化数值模拟

基于仿真模拟的终端区空域PMS方案评估与优化——以天府机场为例

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民航学报 2024年第4期 79-83页

作者：张荣军中国民用航空西南地区空中交通管理局

面对航空业发展带来的空域资源紧缺,PMS点融合程序成为有效利用和管理空域资源的重要途径。为了满足地区航空市场快速增长需要,加快国际航空枢纽建设,天府国际机场拟对现行空域进行变更,针对向北运行实施PMS点融合程序。本文采用基于计... 详细信息

面对航空业发展带来的空域资源紧缺,PMS点融合程序成为有效利用和管理空域资源的重要途径。为了满足地区航空市场快速增长需要,加快国际航空枢纽建设,天府国际机场拟对现行空域进行变更,针对向北运行实施PMS点融合程序。本文采用基于计算机的快时仿真模拟技术,结合成都终端区“一市两场”共用进近航段的情况,通过两场运行联合仿真,从机场、管制扇区和管制负荷角度对天府当前和实施点融合程序后的空域运行效率和安全进行评估。

关键词：飞行程序点融合程序快时仿真模拟容量评估

基于多模态时空特征融合的终端区交通拥堵精细化预测

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：李善梅宋思霓王红勇王端阳赵末中国民航大学空中交通管理学院

为提升对终端区未来交通态势把握的准确性和精细化，提出一套基于多模态时空特征融合的交通拥堵预测方法。从航空器滞留和管制负荷角度，采用交通流聚类技术，提出一种考虑交通流异质性的交通拥堵指数计算方法；将终端区空域进行四维时... 详细信息

为提升对终端区未来交通态势把握的准确性和精细化，提出一套基于多模态时空特征融合的交通拥堵预测方法。从航空器滞留和管制负荷角度，采用交通流聚类技术，提出一种考虑交通流异质性的交通拥堵指数计算方法；将终端区空域进行四维时空区块划分，以时空区块为节点，构建动态邻接网络和交通流网络，表征终端区多模态的动态空间相关特征；提出一种基于三维卷积神经网络（3DCNN）-图卷积网络（GCN）-门控循环单元（GRU）的终端区交通拥堵预测模型。采用北京终端区航迹数据进行模型验证，结果表明：所提方法优于经典基线模型，与45min和60min时间尺度相比，30min预测效果最好，相较于历史平均模型(HA)、指数加权平均模型(EMA)、支持向量机回归模型(SVM)，均方根误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）分别下降21%和57%、38%和72%、19%和51%；相较于只学习邻接空间特征、只学习交通流空间特征、改用长短时记忆（LSTM）学习时间特征，所提模型的RMSE和MAE分别下降36%和40%、6%和8%、2%和2%；预测结果表明，航迹越复杂的区域，其预测误差越大，且随空域高度的上升，预测误差呈现出先增大后减小的变化规律。

关键词：航空运输拥堵预测深度学习交通流网络四维航迹