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终端区空中交通流参数模型与仿真

交通运输系统工程与信息 2014年第6期14卷 58-64页

作者：张洪海许炎张哲铭杨磊南京航空航天大学国家空管飞行流量管理技术重点实验室南京211106 国家飞行流量监控中心流量监控室北京100094

研究机场终端区空中交通流参数的时空特性及演变规律,可为缓解终端区交通拥挤,优化管控策略提供科学的依据.采用数理推导和仿真演析相结合的方法,首先基于元胞传输模型建立了终端区进场交通系统模型,阐明空中交通流的速度、密度和流量... 详细信息

研究机场终端区空中交通流参数的时空特性及演变规律,可为缓解终端区交通拥挤,优化管控策略提供科学的依据.采用数理推导和仿真演析相结合的方法,首先基于元胞传输模型建立了终端区进场交通系统模型,阐明空中交通流的速度、密度和流量三项基本特性参数相互关系及影响要素;然后运用Netlogo仿真系统对增量后的进场交通流的宏观涌现行为进行模拟,推演空中交通流基本参数的变化趋势,并进行敏感性分析;最后,采用基于空管实测数据拟合的交通流参数关系对模型进行验证.研究结果表明,本文建立的交通流参数模型符合实际且对终端区交通态势的判断具有应用价值,终端区空中交通流基本参数间存在明显相关性,并随飞行程序、管制间隔、管制策略的改变而改变.

关键词：航空运输终端区系统交通流特性元胞传输模型系统仿真

基于动态扇区的空域与飞行流量两阶段协同规划模型及算法

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西北工业大学学报 2016年第4期34卷 549-557页

作者：姚頔王瑛空军工程大学装备管理与安全工程学院陕西西安710051 国家飞行流量监控中心北京100094

针对管制扇区动态规划与飞行流量时空调配的耦合问题,考虑运行容量、效率等目标,建立了两阶段协同规划模型及求解框架。第一阶段根据自然航路点和流量分布,结合Voronoi图与图论模型构建有限元加权图拓扑抽象,以均衡管制负荷和减少协调... 详细信息

针对管制扇区动态规划与飞行流量时空调配的耦合问题,考虑运行容量、效率等目标,建立了两阶段协同规划模型及求解框架。第一阶段根据自然航路点和流量分布,结合Voronoi图与图论模型构建有限元加权图拓扑抽象,以均衡管制负荷和减少协调移交负荷为目标,基于遗传算法适应性生成扇区结构;第二阶段综合等待和改航策略,以缓解区域总延误和该区域造成的区域外延误为目标,同时兼顾均摊延误和减少延误架次,在区域内容量约束和其他区域对该区域的流控约束下,基于NSGAII进行流量时空优化。按照优先级顺序实施策略流程,为缓解空中交通拥堵探索综合施策框架。仿真结果表明,所提出的模型算法可为提升空管运行品质提供辅助决策支持。

关键词：飞行流量管理空域管理空域动态配置动态扇区两阶段协同规划

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基于似然轨迹预测的空中交通复杂度评估方法

系统工程与电子技术 2014年第2期36卷 300-305页

作者：朱晓辉张军北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 国家飞行流量监控中心北京100094

对空中交通复杂度长周期的准确预测是实现空中交通管理系统资源动态分配的一个关键因素。针对以往的空中交通复杂度评估方法中长周期预测精度不足的问题,提出了一种基于飞机似然轨迹预测的复杂度评估方法。所提方法利用随机线性混杂系... 详细信息

对空中交通复杂度长周期的准确预测是实现空中交通管理系统资源动态分配的一个关键因素。针对以往的空中交通复杂度评估方法中长周期预测精度不足的问题,提出了一种基于飞机似然轨迹预测的复杂度评估方法。所提方法利用随机线性混杂系统理论对飞机动态和外部扰动进行建模,并结合飞机飞行意图实现飞机轨迹的准确预测;根据一阶和二阶空中交通复杂度映射的定义,将复杂度预测问题转化为高斯随机变量的二次型求解问题,并采用劳伦级数展开计算出复杂度映射。通过对设计的场景进行仿真,证明了所提方法的有效性。

关键词：航空运输空中交通复杂度似然轨迹预测飞行意图信息随机线性混杂系统

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一种基于分散搜索的多星测控调度遗传算法

计算技术与自动化 2015年第1期34卷 67-72页

作者：陈峰刘孝忠徐建华姚頔国家飞行流量监控中心北京100094

多星测控调度是一个具有大搜索空间的多峰问题。针对简单遗传算法求解易陷入局部最优和不稳定的缺陷,借鉴分散搜索多样化采样、局部寻优的特点,提出一种基于分散搜索的混合遗传算法,在全局的随机搜索中嵌入全局的定向搜索。在描述问题... 详细信息

多星测控调度是一个具有大搜索空间的多峰问题。针对简单遗传算法求解易陷入局部最优和不稳定的缺陷,借鉴分散搜索多样化采样、局部寻优的特点,提出一种基于分散搜索的混合遗传算法,在全局的随机搜索中嵌入全局的定向搜索。在描述问题的基础上,提出可进行细粒度搜索的可行解表示方式,构建算法的整体流程,并设计由输入参数控制的多样化初始集产生方法、基于质量和多样性原则的参考集生成和更新方法、吸取被组合个体优良成份的解组合方法及基于启发式局部搜索的解提高方法等算法要素。仿真表明新算法在求解质量上比简单遗传算法有明显提高。

关键词：调度分散搜索遗传算法测控

基于GAT-LSTM模型的高速公路站点流量预测方法

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应用科学学报 2024年第3期42卷 540-548页

作者：刘圣卿马飞虎江西省交通监控指挥中心江西南昌330036 华东交通大学交通运输工程学院江西南昌330013

为了实现对高速公路站点流量的准确预测,提出了一种利用组合模型捕捉高速公路收费站流量时空特征以提高交通流量预测精度的方法,首先对高速公路收费数据进行挖掘,得到交通流量时空数据集;其次通过分析其时空特征,揭示高速公路收费站之... 详细信息

为了实现对高速公路站点流量的准确预测,提出了一种利用组合模型捕捉高速公路收费站流量时空特征以提高交通流量预测精度的方法,首先对高速公路收费数据进行挖掘,得到交通流量时空数据集;其次通过分析其时空特征,揭示高速公路收费站之间流量的时空演化规律及关联机制;最后结合深度学习模型预测高速公路交通流量。以江西省九江主线收费站为实验对象,收集了2021年5月1日至2021年12月31日的收费数据进行处理,将提取特征后的流量时空数据作为模型输入,得到出口流量分析预测结果。利用平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差3项指标对模型预测效果进行评价,结果显示该模型能够利用时空特征有效提高流量的预测精度,与单一模型相比具有更好的预测性能。

关键词：站点流量预测图注意力网络长短时记忆网络时空特性

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ADS-B和雷达系统的性能差别分析

中国军转民 2024年第12期 35-36页

作者：刘泽杉中国民用航空飞行学院空管中心

我国民航运输发展初期,空中交通管制一直采用二次雷达对飞机进行监视和安全保障,但是随着国际社会交流以及国家经济的快速发展,空中交通运输方式越来越被重视,因此空中交通流量剧增,有限的民航空域也愈发拥堵,飞行航线上的冲突也越来越... 详细信息

我国民航运输发展初期,空中交通管制一直采用二次雷达对飞机进行监视和安全保障,但是随着国际社会交流以及国家经济的快速发展,空中交通运输方式越来越被重视,因此空中交通流量剧增,有限的民航空域也愈发拥堵,飞行航线上的冲突也越来越多,这就进一步引起了民航界的广泛关注,于是更着重更安全、更精确、更方便的飞行监视系统研究。本文就雷达监视系统与ADS-B监视系统的性能进行对比分析,给予建议供大家参阅。

关键词：监视系统 ADS-B 二次雷达

基于局部路径重连的多星测控调度遗传交叉算子

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兵工自动化 2014年第9期33卷 48-51页

作者：陈峰徐建华刘孝忠唐志坤国家飞行流量监控中心研究发展室北京100094

为提高多星测控调度问题简单遗传算法的搜索精度,设计一种基于局部分层路径搜索的交叉算子(local layering path-relinking crossover operator,LLPRCO)。分析多星测控调度问题的遗传算法编码特点,得出解空间的复杂性和基因间较弱的相... 详细信息

为提高多星测控调度问题简单遗传算法的搜索精度,设计一种基于局部分层路径搜索的交叉算子(local layering path-relinking crossover operator,LLPRCO)。分析多星测控调度问题的遗传算法编码特点,得出解空间的复杂性和基因间较弱的相关性。借鉴路径重连的思想,利用构成初始解和引导解要素的差异性,构建从初始解出发的分层搜索邻域,将邻域中满足模型约束的解作为交叉的结果,并创建2个仿真场景进行验证。仿真结果表明,该交叉算子与具备一定随机特性的交叉算子混合使用能明显提高遗传算法对问题的求解性能。

关键词：多星测控调度遗传算法路径重连交叉算子

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基于视频图像的机场跑道侵入检测技术研究

基于视频图像的机场跑道侵入检测技术研究

作者：李明中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

随着飞行流量的日益增加,航空业务的规模不断扩大,航空器起降架次也在大幅增长,跑道作为航空器运行的重要设施,其安全性一直是民航安全的重点。同时随着远程塔台和全景机场监控系统等新概念的提出,自动检测跑道侵入的问题亟待解决。本... 详细信息

随着飞行流量的日益增加,航空业务的规模不断扩大,航空器起降架次也在大幅增长,跑道作为航空器运行的重要设施,其安全性一直是民航安全的重点。同时随着远程塔台和全景机场监控系统等新概念的提出,自动检测跑道侵入的问题亟待解决。本文结合机场现有视频监控系统针对跑道侵入检测问题,优化了基于视频图像的机场跑道侵入检测技术。首先,本文采用YOLOv5作为跑道侵入目标检测的基准算法,针对YOLOv5应用于跑道侵入检测所存在的模型参数量大,运行速度慢,难以满足机场跑道侵入长期实时检测的需求等问题,采用轻量化网络Shufflenetv2作为YOLOv5的主干网络,并且针对目标检测任务的需求对Shufflenetv2网络的基本单元进行优化,以更加适应机场环境下跑道侵入的目标检测。基于华东某机场的运行视频画面对改进后的网络模型进行实验验证,实验结果显示,改进后的目标检测模型在保持与原YOLOv5网络相当的目标检测精度的同时,模型的参数量为原来的1/18,模型的大小仅为1.03M,在GPU环境下FPS(Frames Per Second)提升了20.8%,在CPU环境下FPS提升了234.6%。其次,本文采用Deep Sort算法作为航空器目标跟踪的基准算法,由于目标跟踪算法的引入将会导致系统运行速度的降低,为了保证运行的实时性以及适应机场环境下的航空器目标跟踪任务,对Shufflenetv2网络结构进行优化。将优化后的网络模型作为Deep Sort的目标重识别网络,重新训练特征提取网络用于跑道侵入检测的目标跟踪,并进行实验验证。实验结果表明,改进后的目标重识别网络ACC(Accuracy)和LOSS都优于Deep Sort的原目标重识别网络,并且相较于原网络模型MOTA(Multiple Object Tracking Accuracy)和MOTP(Multiple Object Tracking Precision)也均有所提升,模型平均处理时间降低了25.64%,保证了引入目标跟踪算法的系统能够满足实时性的要求。最后,本文通过分析华东某机场单目视频采集系统的安装位置、布局和角度,建立坐标转换模型和测距模型,对航空器与跑道中心线的距离进行准确测量,并根据地面保护区的要求设置合适的安全阈值进行跑道侵入的检测。实验结果显示在1:400的模拟环境下,航空器距跑道中心线11cm、18cm和43cm的测距平均误差分别为0.02cm、0.01cm和0.01cm,不同情境下跑道侵入检测综合准确率为96%。本文的研究成果可为基于视频图像的跑道侵入检测技术提供一定的理论支持和实验依据。

关键词：跑道侵入目标检测目标跟踪 Shufflenetv2 单目测距

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基于机器学习的管制员语音疲劳检测研究

基于机器学习的管制员语音疲劳检测研究

作者：冯筱晴中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

在我国,民航业一直呈现出快速增长的发展趋势,这导致了航空流量的持续增加,空域变得更加复杂而繁忙。空中交通管制员肩负着监控、引导和调度飞机的重任,以确保航班的安全和准时起降。为了应对各种复杂情况,他们需要在工作中保持长时间... 详细信息

在我国,民航业一直呈现出快速增长的发展趋势,这导致了航空流量的持续增加,空域变得更加复杂而繁忙。空中交通管制员肩负着监控、引导和调度飞机的重任,以确保航班的安全和准时起降。为了应对各种复杂情况,他们需要在工作中保持长时间的高度的专注和警惕,以确保航空运行的安全和顺畅。这种高强度的工作会使管制员更易陷入疲劳状态,影响工作表现和决策能力。因此,对管制员的疲劳状态进行及时监测和管理变得尤为关键,这可以确保他们能够在工作中保持最佳状态,进而维护航空运行的安全性。为了在管制员执勤期间有效防止其进入疲劳状态,采用客观的方法对其进行疲劳状态检测具有重要意义。无线电陆空通话作为管制员指挥航空器运行的重要工具,其语音信号中蕴含丰富的疲劳信息。传统的基于语音的疲劳检测方法往往使用单一的时域与频域特征,且研究对象为具有较高主观性的模拟机练习语音数据。本研究优化了对模拟机数据的疲劳标定方法,采集管制员工作时的语音数据为研究对象,结合语音可视化技术和机器学习方法,旨在实现对管制员疲劳状态的准确检测。具体研究内容如下:首先,本文采用一种主观与客观相结合的疲劳标定方法,计算50名管制员三种不同疲劳状态下的反应时间,依据反应时间的梯度变化对不同的疲劳状态进行标定分级,定义了具有疲劳标记的管制员疲劳语音数据库。采集管制员工作状态的陆空通话音频,构建了无标记的管制员工作语音数据库,以增加管制员疲劳检测研究的应用场景。其次,通过机器学习的方式验证语音频谱图像对于管制员疲劳状态的分类能力。将有标记的管制员疲劳语音数据进行预处理后转化为语音频谱图像,利用灰度共生矩阵进行特征提取后,分析在不同特征在不同疲劳状态下的变化趋势;利用主成分分析法进行特征降维,作为检测模型的输入特征;利用K最近邻算法建立管制员疲劳状态检测模型。由于实际运行数据含有较大的背景噪声,本文设计了对比实验,利用模拟机数据构建的加噪以及降噪语音进行检测准确率的计算,明确噪声与降噪处理对于检测准确率的影响。实验结果表明,使用语音频谱图像特征作为管制员疲劳状态检测的输入特征,可得到96.83%的检测结果,检测结果较为理想。同时,噪声对检测准确率带来的影响,小于降噪造成的影响,且这种影响可以通过增加数据量的方式尽可能的消除。最后,本文使用管制员工作状态下的语音对管制员疲劳状态进行检测,通过聚类进行有标记数据获取,以聚类结果中心特征值的大小排序确定聚类中心的疲劳程度排序,构建了基于Fixmatch的深度半监督管制员疲劳状态检测模型。该方法可以在有标记数据量较小的情况下取得较好的准确结果,并且随着网络结构复杂性的增加,检测结果更加理想。为了消除噪声对检测准确率的影响,对数据进行增强以提高数据量。该模型获得了99.25%的检测准确率,展现出该方法在管制员疲劳状态检测任务中良好的应用前景。

关键词：机器学习空中交通管制员语音频谱图像管制员疲劳检测半监督深度学习