基于城区行人安全的无人机运行风险评估

为保证无人机(UAV)在城市区域安全运行,建立基于城区行人安全的UAV运行风险评估模型。首先,分析UAV在城区运行时对行人造成的威胁,进行风险建模;其次,引入风险衡量标准,建立风险成本计算指标;然后,生成UAV城区运行风险地图;最后,以基于风险规避的UAV路径规划为应用场景,求解UAV在城区中的飞行任务路径。结果表明:不同区域的风险成本区别明显,风险程度与人群密度、环境遮蔽效果有关;与传统的距离最短路径规划方法相比,考虑运行风险的路径规划方法能够使UAV的飞行路径避开危险程度较高的区域,提高UAV在城区运行的安全性。     

基于飞行环境建模的UAV地面撞击风险研究

无人机(UAV)的任务工况与环境场景对飞行安全影响极大,为研究不同飞行环境对UAV地面撞击风险的影响,需要分析不同运行工况下的UAV地面撞击事故的边界条件。首先分析影响UAV运行安全的飞行环境因素,考虑不同任务场景的地面人口密度和遮蔽物保护能力,并引入环境影响因子,用以分析不同环境场景的气象、地理和通信等要素;然后以每飞行小时地面撞击事故伤亡人数为评价指标,建立UAV地面撞击事故评估模型;最后计算不同UAV在多种任务场景和环境场景工况下的风险参数,并加以对比。结果表明:飞行环境中的气象、地形和通信等因素对UAV地面撞击风险影响较大,随着环境场景的恶化,UAV运行每飞行小时伤亡人数量级也有较大变化,增加幅度从10~(-8)上升至10~(-5)。     

火场环境下无人机热损伤试验研究

无人机(UAV)逐步运用于火场搜救,但同时会因为火场高温而受损,为提高UAV在火场救援中的工作效率,设计一种UAV动态测试平台,开展UAV火场飞行试验;分析火场环境下UAV的热损伤情况,探究UAV在火场中的机身温度变化特征和UAV火场飞行安全距离.结果 表明:火场热辐射和热对流是造成UAV热损伤的主要形式;旋翼产生的气...     

基于模糊数学的民航航路鸟击概率计算模型研究

随着全球生态环境的不断改善,以及噪音更小进气口更大的喷气式客机的投入运营,航路鸟击日益成为威胁民航安全的重要因素之一。以美国25888条航路鸟击事件为例,通过对其进行分析和统计,确定出航路鸟击的影响因素,并构建了基于模糊综合评价法和层次分析法的航路鸟击概率计算模型;该模型能够用来预测某一航班在指定时间段,指定高度受到某种鸟类撞击的概率值,飞行计划制定人员可以根据该值是否可接受来调整飞行路线,机组也可以提前做好防范预案,从而降低航路鸟击造成的经济损失,确保人员安全,保障飞机在航路上的安全运行。     

陆空通话下的平行航路碰撞风险模型研究

目前在平行航路碰撞风险研究中,通常会忽略人为因素的影响。为更系统地研究平行航路的碰撞风险,提高碰撞风险值计算的准确性,先分析航路飞行特点找出陆空通话下平行航路中人因可靠性的影响因素;然后考虑人与人交互的过程,改进传统的认知可靠性与失误分析方法(CREAM),构建平行航路中人因可靠性的计算模型。根据Brooker思想,建立并分析纵向、垂直、侧向3种平行航路碰撞风险模型。将所建模型应用于三亚区管中心。结果表明,陆空通话下某平行航路的碰撞风险值小于国际规定的安全目标水平,进而说明该模型可用于平行航路碰撞风险的研究。     

基于扇区单元的航路交通流复杂度研究

空中交通航路交通流复杂度越来越高,威胁整个航路的正常运行,严重时甚至影响航空器的运行安全。为研究和解决扇区航路交通流复杂度较高的问题,了解了造成航路交通流复杂度较高的原因。基于航空器的基本运动学方程,列出了航空器运动过程中27种典型的飞行状态组合。考虑航空器的临近效应、速度差异和汇聚梯度3个影响航路交通流复杂度的主要因素,分别建立了相应的测量模型,从3个方面研究对航路交通流复杂度造成的影响,然后采用加权求和的方式求得三方面综合对航路交通流复杂度的影响程度。以雷达模拟机数据作为仿真验证对象,通过MATLAB软件对建立的模型进行了仿真验证     

通用航空山区救援安全航迹规划模型

针对通用航空山区救援飞行环境的高复杂度地形问题，提出了一种基于改进型蚁群算法的三维救援航迹规划模型。首先，获取真实的山区地形环境数据，根据安全飞行规则，利用格栅法建立三维飞行环境模型。然后，以路径最短为目标函数、以航空性能为约束条件建立航迹规划模型。最后，利用改进型蚁群算法对模型求解，通过合理设置初始信息素分布和信息素更新规则，改进型蚁群算法，并对西南山区某次通航救援进行了救援航迹规划仿真。改进算法得到的飞行路径与球面直线的距离误差控制在15%以内，且飞行航路的俯仰角和偏转角均满足安全飞行规则，偏航次数较少。研究表明，对于山区环境下的通航应急救援航迹规划问题，提出的改进蚁群算法能够实现对障碍物的规避和对最优航迹的快速搜寻，保证了救援任务的安全性、高效性和可靠性。     

军民航空域安全评估中的碰撞风险研究

碰撞风险是空域安全评估的重要内容。为保证军民航的安全飞行,通过对民航Event模型碰撞风险的研究,构建了军航训练空域与民航航路的碰撞风险模型;根据军航飞机的飞行特点,建立了军航飞机侧向位置偏差概率模型;结合民航飞机的横向位置偏差概率模型重新计算Event模型中的碰撞盒穿越间隔片频率(GERh);选取某一战术动作对军民侧向碰撞风险进行仿真,确定其安全间隔;通过对飞行过程中各个关键点碰撞风险的研究,对空域的使用提出建议,并验证了理论的实用性。结果表明,当前10 km的安全间隔标准并不能符合规定的安全目标等级,至少需要再增加7 km的安全间隔才能使整个飞行过程均满足要求。     

散点状分布危险天气下的终端区动态改航方法

为保证终端区受散点状分布危险天气时的运行安全和运行效率,提出终端区动态改航方法,以改善终端区受散点状分布危险天气时的运行安全和运行效率。基于Bézier曲线的基本特征和多普勒雷达,识别散点状分布危险区域,设置控制路径走向的控制顶点,生成组成改航路径的平顺曲线段和转角曲线段;通过多目标规划求出最优改航路径,按照固定的时间跨度更新控制顶点,得到动态改航路径。在一个应用实例中,总飞行时间和飞行距离分别增加5.53%和7.10%,最大转弯角度减小24.3%。结果表明,危险天气中心距离原始路径越近,或危险天气尺度越大,改航路径偏离原始路径越明显,改航距离越长。     

雷暴天气下基于多航空器冲突避让的路径规划

为提高雷暴天气下的飞行安全,降低管制员雷达引导绕飞雷暴的工作负荷,避免飞行冲突,进而减少多航空器在雷暴天气下改航的状况,首先构建编码空域信息矩阵,用栅格化的方式描述雷暴危险区,明确雷暴危险区对航空器产生的安全威胁;然后针对发生冲突且需要绕飞雷暴危险区的前后2架航空器,提出基于冲突避让的改航路径规划模型,并确定其约束条件;最后引入人工势场法,改进传统蚁群算法中的启发信息因子,以提高模型路径搜索的有效性。结果表明:运用改航路径规划模型可以得到块状、带状、散点状危险区避让冲突的改航路径规划仿真图;经规划后的路径,可避免2架航空器发生冲突,采取合理避让措施。     

鱼骨式航路网络建模及抗毁性分析

为保障航空器航路飞行安全,提高恶劣天气、军事活动等事件发生时航路运行效率,针对单条完整航路及进出此航路的航线段,基于复杂网络理论建立鱼骨式有向加权航路网络模型;建立度、加权度、介数等抗毁性攻击的去点指标,分析指标特性及在蓄意去点攻击和随机去点攻击条件下航路网络抗毁性;以中国A593航路为例,进行实例验证。结果表明:鱼骨式有向加权航路网络负向匹配;航路网络对基于度、加权度、介数等的蓄意去点攻击的抗毁性低于其对随机去点攻击的抗毁性。     

如何预防飞行过程中的不安全因素

民航飞机的运行过程大致分为起飞、爬升、巡航、航路下降、进近、着陆6个阶段。飞机起飞爬升和进近着陆是飞行事故的高发阶段。笔者分析了飞行各阶段的危险源,尤其将起飞爬升和进近着陆两个阶段作为主要研究内容;指出了飞行各阶段的关键操作技术及原理;提出了起飞可能面临多种危险,给出了起飞前机组风险意识检查单,并列出了国际飞行安全基金会(FSF,FlightSafetyFoundation)提出的进近着陆风险意识检查单;运用机组资源管理工具使飞行员树立安全风险意识,从而达到降低飞行事故率,提高飞行安全水平的目的。     

飞机流宏观与微观同高度纵向间隔研究

航空安全一直以来备受社会各界关注,其中安全间隔对于航路运行有非常重要的意义。为了合理分配航路间隔,减少航路拥堵,基于实际运行情况,将连续的飞机流作为研究目标,从宏观和微观角度建立了纵向间隔的计算模型,根据飞机流的跟驰效应,得出航路运行间隔的动态变化范围。在此基础上,提出了快速地对航空器进行间隔调整的方案。最后,以西安管制区的运行数据为例进行仿真,验证了模型的合理性,并分析了各因素对飞行流间隔的影响,调整方案可以较快地完成航路间隔的重新分配,为运行提供更准确的引导。     

航迹误差对无人机坠地伤人风险评估的影响

为提高无人机(UAV)安全风险评估的精确性和置信度,在坠地安全风险评估过程中,考虑航迹误差导致的事故瞬间UAV位置和高度的不确定性,及其对坠地撞击点和撞击速度的影响,分析UAV坠地的水平位置误差和高度误差分布特征,确定UAV失效瞬间位置和高度,建立坠地撞击点预测模型,计算其坠地撞击速度,并以M210-RTK型UAV为例,分析不同航迹误差对坠地时间、地面撞击点位置和坠地动能的影响。结果表明:航迹误差作用下,坠地撞击点分布遵循正态分布特征;随着飞行高度的增加,航迹误差对坠地位置的影响逐渐下降,高度误差对坠地动能的影响呈先增后减的趋势。     

机场净空区无人机扰航监管演化博弈研究

为确定无人机(UAV)操控者不安全飞行的影响因素及其演化路径,提升对机场净空区无人机扰航的监管水平,综合采用演化博弈理论和系统动力学(SD),探讨无人机扰航监管中行为选择的情境条件。从机场净空区无人机扰航事件的成因出发,构建机场安全监管部门和无人机操控者的博弈支付矩阵,分析博弈系统均衡点的局部稳定性;在此基础上建立SD模型,仿真分析不同参数变化对演化趋势和结果的动态影响。结果表明:对无人机操控者不安全飞行加强追踪、加大处罚力度,能够增加无人机安全飞行的概率;从监管涉及的主体和对象入手提高安全监管的有效性,有利于长效促进无人机安全飞行,减少机场净空区无人机扰航事件。     

航路实时保护区模型的建立研究

航空安全意义重大,而交叉点安全间隔对航路运行意义非凡。为更好地保障航空器安全,减轻管制员工作负荷,对繁忙航路上的交叉口提出建立航路实时保护区模型,并求得了交叉点与空速、航线夹角之间的函数关系。该模型基于速度的正态分布理论,在标准安全目标水平下反求对应的纵向保护区大小;同时根据相邻航空器的相对空速确定侧向保护区大小。并取两保护区中较大者为保护区警戒线。最后,基于该模型进行算例仿真,在保证航路安全的前提下求解实时航路保护区间隔。仿真结果与实际运行基本吻合,表明该模型在现行航路中是合理可行的。     

目标先行 实现双赢

中国民用航空华北地区空中交通管理局（简称华北空管局）隶属于中国民用航空局空中交通管理局，担负着华北地区民航空中交通管制、通信雷达导航、气象、航行情报服务，以及本地区民航空中交通管理的发展规划、航路建设等业务，负责两市两省一区（北京市、天津市、河北省、山西省、内蒙古自治区）的空中交通管理工作。华北空管局围绕“保障飞行安全，加大空中交通流量，为航空运输部门提供优质服务”这一中心任务，     

基于容量损失的交叉航路高度层分配

我国空中交通网络越来越复杂,航路交叉点附近的冲突日益增多,调配冲突时需令航空器改变高度层,这却会导致航路容量损失。计算了航空器改变高度层时对其他高度层造成的容量损失系数,并在此基础上以最小化容量损失为目标建立模型,设计了启发式算法,以航路交叉点附近的4架有冲突的航空器为例进行仿真计算。仿真结果表明,该模型可以根据航路各高度层实时飞行流密集情况,求出使航路总容量损失系数达到最小的航空器避让方案,从而减少航路上的容量损失,提高空域资源利用率。     

基于位置误差概率模型的物流无人机安全间隔评估方法研究

针对未来多架物流无人机飞行在同一航线可能引起的安全冲突问题,提出规划无人机之间的安全间隔以规避运行风险.根据无人机在地面控制系统监控下的飞行特点,结合位置误差概率模型,综合考虑无人机定位误差、速度误差以及侧风的影响,依次建立无人机之间纵向、侧向和垂直方向的碰撞风险评估模型,并得出ICAO安全目标水平下的最小安全间隔.选...     

空域规划中碰撞风险模型研究

为找到可操作的空域规划碰撞风险计算方法,基于空域规划参数,改进原有模型,建立航段上每飞行小时飞机的碰撞风险模型。首先,分析空域规划过程中终端区空域和航路巡航阶段航迹夹角0~180°情况下的碰撞风险;然后,将碰撞风险表示为来源于一条航段上飞机的碰撞风险和来源于其他多条航段上飞机的碰撞风险之和,建立碰撞风险模型;最后,将终端区空域规划中的相关参数值输入到该模型,计算2种方案的碰撞风险,并分析碰撞风险随参数的变化趋势。研究结果表明:在已给定其他参数值的条件下,碰撞风险随所需导航性能(RNP)数值、航段起始点高度以及航段起始点的纵向标称距离的增加(垂直标称距离减少)而增加,随着航迹夹角和飞行梯度的增加而减小。因此,可利用该模型计算并分析不同方案的碰撞风险。