针对合成孔径雷达(SAR,synthetic aperture radar)地面非匀速运动目标参数估计问题,提出了基于吕分布(LVD,Lv′s distribution)的自适应陷波器(ANF,adaptive notch filter)方法.首先,根据地面非匀速车辆目标运动情况建立雷达回波数学模型,并分析推导了回波信号多普勒参数和运动参数的理论公式;其次,利用伪魏格纳分布(PWVD,pseudo Wigner-Ville distribution)算法提取回波信号中由高阶运动引起的高阶相位,通过多项式拟合方法进行补偿,并对运动补偿后的动目标信号沿方位向进行孔径分割,对各个子孔径数据块分别进行基于吕分布算法时频表示,估计得到多普勒调频率值的变化曲线;再利用自适应陷波滤波器对调频率信号中由运动目标的径向加速度引起的高频分量和由航向速度引起的低频分量进行精确分离;最后,对提取的调频率高低频分量进行反演计算,得到非匀速运动目标的径向加速度和航向速度估计值.将本文所提方法与基于吕分布低通滤波器方法进行对比实验,验证本文所提方法在运动参数估计方面取得了更高精度.
为有效应对供应链、勒索病毒等新型网络威胁,构建民航网络安全主动防御体系,本文结合区块链和加密技术提出一种民航网络安全威胁情报(CTI,cybersecurity threat intelligence)共享方案.该方案以民航网络安全主管部门为情报管理中心,通过智能合约实现链上民航企事业单位的身份认证和情报交易,使用代理重加密方式处理信息来保证情报安全共享;同时为保证威胁情报存储安全,链下采用民航情报存储文件系统(IPFS,interplanetary file system)来存储加密威胁情报数据,链上只存储文件的哈希值.仿真实验与安全性分析结果表明,该方案能以较低的开销实现民航各单位间情报共享,并比现有方案具备更高的隐私保护强度.
随着数据复杂度的激增,传统的异常检测方法不再适用,而深度学习可通过多层神经网络处理复杂数据并进行异常检测.通过对国内外研究成果的广泛调研,首先,介绍了异常检测及其分类,并将基于深度学习的异常检测模型分为基于生成模型、基于重构模型和基于单分类模型 3 类.其次,梳理了不同类别下深度异常检测模型的构造原理和发展脉络,并分析了不同模型的适用范围和优缺点;介绍了异常检测常用的数据集和评估指标,并对比分析了不同模型的性能.最后,总结了深度异常检测面临的挑战,并对未来的研究方向进行了展望.
针对安装于某型号公务机的前向和后向座椅,依据美国联邦航空管理局(FAA,Federal Aviation Administra-tion)AC 25.562-1B标准,开展了满足中国民用航空规章(CCAR,Chinese civil aviation regulations)第 25 部适航要求的 16g水平冲击结构试验.通过与前向座椅的试验传力路径、试验工况、测试指标、试验过程以及试验结果对比,研究了后向座椅在 16g水平冲击结构试验中的差异特性.试验结果表明:相对于前向座椅假人通过约束系统传递载荷至靠背,后向座椅假人惯性载荷直接作用在靠背上;后向座椅的试验受载严酷度小于前向座椅,椅腿最大合成接口载荷相比前向座椅小 1.9%～21.9%,水平方向最大变形相比前向座椅小29.1%～40.7%;相对于前向座椅假人向前运动,由于安全带初始向上约束效果差,后向座椅假人会在惯性载荷下沿靠背发生明显的向上滑动;由于后向座椅假人头部与头靠距离很近,且头靠泡沫具有一定的吸能效果,依据头部损伤判断标准(HIC,head injury criterion),假人头部碰撞头靠的损伤风险较小.
针对大型高价值无人机对抗红外地空导弹成功率低的问题,本文结合红外干扰弹的使用提出一种面向典型对抗态势的红外干扰弹投放自主干扰决策模型.首先,基于干扰弹投放策略集和典型对抗态势建立红外对抗样本库,为干扰弹投放策略的选择提供数据支撑;其次,基于遗传算法及决策匹配得到典型对抗态势的干扰弹投放策略;最后,通过三线性插值思想和红外对抗策略迁移模型得到任一态势下近似最优的自主对抗策略模型.不同红外场景下的对抗仿真实验结果表明,本文提出的自主决策模型有效可行.
针对广播式自动相关监视(ADS-B,automatic dependent surveillance broadcast)地面接收站数据存在缺失点、离群点等异常点的问题,在建立多约束条件判别模型的基础上筛选ADS-B轨迹缺失点,并对航迹进行插值,采用标准化欧氏度量的改进邻近算法对整条轨迹进行异常点数据检测,最后应用多重插补法对异常轨迹点进行修复.以实际运行数据为例,验证对比了改进的K最近邻(KNN,K-nearest neighbor)算法用于检测ADS-B异常轨迹点的准确率,该方法可有效解决轨迹异常点检测疏漏问题,为航空器ADS-B原始轨迹数据挖掘提供支撑.
非线性能量阱(NES,nonlinear energy sink)作为一种轻质高效的被动减振装置可有效抑制工程结构的有害振动,对其动力学开展研究对于设计和优化减振装置具有重要的意义.本文探讨了一种接地双稳态非线性能量阱耦合主线性结构的系统在周期激励下的响应过程,分析这类减振装置的优点,并提出设计准则.应用复化平均和多尺度展开方法对耦合系统进行动力学分析,计算出耦合系统的慢不变流形(SIM,slow invari-ant manifold)和外激励阈值,利用Melnikov方法得到了耦合系统的混沌阈值并给出参数优化方案.与线性和立方刚度的减振装置对比展示了该接地双稳态非线性能量阱的优势.
针对机场托运行李码垛自动化流程中行李形位测量精度不高的问题,提出了一种基于RGB-D图像的航空托运行李形位测量方法.首先利用相机内参从RGB-D图像中解析出行李的图像和点云数据,通过聚类和透视变换等手段提取出行李主体的三维点云和二维图像数据;然后根据提取所得行李图像和点云数据对行李旋转角度进行测量,并以包围盒包围质量为依据,选择最优旋转角度进行行李尺寸测量.实验结果表明,综合利用RGB-D中的行李图像和点云信息对行李进行形位测量能有效提升测量精度,与单纯使用点云进行测量相比,行李尺寸测量平均误差下降了 21.11%,行李位置测量平均误差下降了 11.80%,旋转角度测量平均误差下降了 6.09%,实现了航空托运行李的高精度测量,满足了行李码垛自动化流程对行李测量环节的要求.
为了减少航空器飞行状态的调配,本文以华东地区空中交通管理局上海情报中心的数据和邳县导航台所构成的航路结构为例,通过改进的概率均衡法计算临界调配间隔,原则是航空器实际间隔大于临界间隔时不需要调配,小于临界间隔时需要调配,临界间隔计算的结果为 80.473 5 km.通过三分法确定管制员最佳决策位置,在决策点处航空器实际间隔的临界间隔值为 93.347 4 km(A470)、91.362 9 km(A593).结果表明:管制员在决策点处通过临界间隔值和实际间隔比对,采取相应的策略可以减少管制调配次数和统一管制员的调配方法.
航空器在飞行过程中易受危险天气的影响,造成财产损失,威胁人员生命安全.为保障飞行安全,需对航空器实施改航,以避开航路中的危险天气.本文首先对航空器飞行过程中改航问题进行研究,以最短改航路径为目标,综合考虑多种航空器性能及飞行安全约束构建改航路径规划模型,提出基于改进人工势场法的改航路径规划算法.其次,为解决传统人工势场法中目标点不可达问题,将传统斥力势场函数进行改进,同时融合模拟退火算法,解决局部极小值问题.最后,对该算法进行仿真分析,实验结果表明,相比传统人工势场法改航路径减少了 18.52%.该算法可为空管部门对危险天气下的航空器改航提供理论参考.
机场旅客吞吐量预测是确定机场建设规模的重要依据,对机场投资决策具有重要意义.为了促进机场旅客吞吐量预测方法的创新研究,本文通过对不同场景下机场旅客吞吐量预测方法进行系统综述,提出特殊事件影响下的机场旅客吞吐量预测方法、旅游驱动型机场的旅客吞吐量预测方法和新建机场的旅客吞吐量预测方法将是未来机场旅客吞吐量预测问题的研究重点.
北斗地球静止轨道(GEO,geostationary earth orbit)卫星播发的D2 导航数据每 2ms就可能跳变一次,在弱信号环境下,通常的捕获算法无法有效捕获到信号,针对该问题提出一种基于导航数据估计的弱信号捕获方法.该方法可根据信号质量调整捕获策略,通过对导航数据快速准确地估计,减小了导航数据跳变对捕获灵敏度的影响.仿真结果表明,对长度为60 ms、信噪比为-34 dB的北斗GEO卫星信号,该方法捕获成功率为 80%,且捕获时间与全比特法相当.
为识别复杂地形影响下香港国际机场(HKIA,Hong Kong International Airport)低空风切变的易发空域,采用大涡模拟方法(LES,large eddy simulation)对机场及其周边地形进行了风场精细化数值模拟.结合风速云图比较东、东南、南、西南风背景下 3 条跑道起降航道上的风速变化,分析得出了地形与风场分布间的因果关系.通过与无地形情况下的对照试验结果对比,采用F因子(识别逆风)和 7 节标准(识别侧风)识别机场跑道低空风切变易发区间.结果表明,东风易造成飞机进离场的逆风风速发生时空变化;西南风影响跑道东侧着陆路径上的逆风风速,但几乎不影响跑道西侧离场路径的风速;在东南风和南风背景下,3 条跑道起降航道低空段的侧风均受地形影响显著.根据 3 条跑道进离场航道上的低空风切变易发空域,得到了地形因素对香港国际机场低空风切变的影响范围,研究结果可为机场风切变风险防控提供主动规避措施和建议.
利用火灾动力学模拟器FDS(FDS,fire dynamics simulator)软件搭建了飞机真火消防训练模拟器模型,研究了在半封闭机舱内消防水枪喷射锥角及流量对灭火训练过程中灭火效率的影响,分别以火焰抑制时间、气体浓度和温度差异等因素对机舱内火灾抑制有效性及传温、传质过程进行分析.结果表明:通过增加消防水流量或减小水枪喷射锥角可提高火焰温度衰减速率;随着喷射锥角的增大,舱内氧气浓度降低,二氧化碳分数升高.通过研究喷射锥角及消防水流量对舱内温度与气体浓度的变化,可为消防人员进行灭火训练提供理论支持.
为了评估空管运行系统脆弱性,首先,对 2011-2018 年这 8 年中 1018 起空管不安全事件进行分析,将致因归类后从中提取空管运行系统脆弱性影响因素,按照空管系统管制员、设备、环境、管理 4 个方面,以及运行环境中飞行机组、机场保障、航空器、签派和军航活动等 5 个部分,共归纳出 28 个空管运行系统脆弱性评估指标.其次,通过层次分析和熵权法求得综合权重;考虑脆弱性影响因素,采用具有模糊性和随机性特点的云模型对系统扰动的特性进行评估;采用Delphi法打分后,利用正向云发生器绘制出能直观反映各个指标脆弱性等级的云图.最后,将评估结果与模糊综合评价法进行对比分析,结果表明,民航华北空中交通管理局空管运行系统脆弱性等级总体趋于"较高"水平,不安全事件频发,其中军航活动和管制员因素影响最大.
为研究飞行员不安全行为的内在影响因素及作用机制,减少飞行员的不安全行为,基于信息认知理论和已有文献分析,从飞行员信息认知过程的 3 阶段(信息感知—信息决策—信息利用)识别飞行员不安全行为的内在影响因素,并分析敬业度对飞行员信息认知过程及其不安全行为的影响;然后通过Grey-Dematel方法研究了飞行员不安全行为内在影响因素之间的相互影响关系,并识别出关键内在影响因素.研究结果表明:飞行员不安全行为的内在影响因素包括反应时间、注意、记忆、飞行技能、风险容忍、危险态度、疲劳、敬业度等,其中,记忆、飞行技能、风险容忍、疲劳、敬业度为原因因素,反应时间、注意、危险态度为结果因素;疲劳、注意、飞行技能为飞行员不安全行为的关键内在影响因素.
随着无人机产业向大众化发展,传统的空中交通管理模式已无法适用于城市环境下的空中交通运行.信息技术的不断延伸为低空空域管理带来更多可能性.本文基于数字化低空空域系统,从政策制度、无人机运行管控、数字低空建设等方面构建城市无人机管理方案.首先,从无人机与空中交通管理层面梳理了当前城市无人机管理所面临的核心难点与关键科学问题;其次,围绕政策制度、无人机运行管控、数字低空建设对关键技术进行研究;最后,针对城市无人机管理提出有效建议,以促进未来先进空中交通新模式的发展.
为了确定航空座椅动态冲击试验的最严酷工况,本文在研究中国民用航空规章(CCAR,Chinese civil aviation regulations)第 25.562 条,美国联邦航空管理局(FAA,Federal Aviation Administration)AC 25.562-1B 和美国汽车工程师学会(SAE,Society of Automotive Engineers)AS8049B等相关适航规章和技术标准的基础上,针对某型航空座椅选取位移加载和冲击加载两个阶段开展了危险工况选择的分析和计算,评估了适航试验时各种地板预变形下动态冲击的最严酷工况,并依据此结论完成了适航取证试验.该方法可应用于各种类型航空座椅动态冲击试验前的严酷工况选择.
以安全箱卡扣为研究对象,首先,基于响应面优化理论,采用响应面设计(BBD,Box-Behnken design)法设计随机试验并构建回归方程,进行目标优化.其次,选取不同卡扣长度、宽度、厚度、底侧圆角作为参数进行模型设计,按照设计参数进行建模和有限元仿真分析;构建参数和响应量间的回归方程,以最大应力为优化目标进行优化求解.最后,对优化后的卡扣设计方案进行验证,可为卡扣设计探索一种新的优化设计方法.
机场航站楼属于大型公共建筑,一旦发生火灾易造成烟气聚集且导致人员疏散困难,传统消防设施难以满足此类建筑的消防需求.本文针对耦合消防设施的演化机理进行研究,首先建立航站楼候机厅建筑信息模型(BIM,building information modeling),然后通过火灾动态模拟器(FDS,fire dynamics simulator)对航站楼候机厅进行不同场景下的火灾模拟,进而得到不同场景、不同区域下的喷淋、烟气层高度、能见度、热释放速率等指标数据,并根据其变化过程分析火灾演化机理.研究结果表明,针对航站楼这种具有特殊性的公共建筑,耦合消防设施和消防设施未启动情况下火灾演化机理具有显著差异.同时,模拟结果可以为航站楼消防设计的优化和应急疏散方案的制定提供思路.
