基于合作博弈的多机飞行冲突解脱策略 被引量：10

1

作者 蒋旭瑞 吴明功 +2 位作者 温祥西 涂从良 聂党民 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期2482-2489,共8页

针对自由飞行条件下现行多机冲突解脱方法难以实时解脱,提出了一种基于合作博弈的多机冲突解脱方法。首先,研究了评价冲突解脱效果的指标,基于此提出了博弈中的效用函数;其次,构建了合作博弈冲突解脱模型,提出以联盟福利最优解均衡各参... 针对自由飞行条件下现行多机冲突解脱方法难以实时解脱,提出了一种基于合作博弈的多机冲突解脱方法。首先,研究了评价冲突解脱效果的指标,基于此提出了博弈中的效用函数;其次,构建了合作博弈冲突解脱模型,提出以联盟福利最优解均衡各参与人效益,并进行了论证;最后,在求解中利用粒子群优化算法缩短运算时间。在三机和六机冲突的仿真中,算法能剔除不满足安全间隔的策略后解算出使联盟福利函数最大的均衡点,根据偏好获得多机冲突解脱的最优策略方案。 展开更多

关键词 飞行冲突解脱 合作博弈 联盟福利最优解 粒子群优化算法

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自由飞行下基于集成学习的概率型冲突探测算法 被引量：2

2

作者 蒋旭瑞 吴明功 +2 位作者 温祥西 霍丹 张怀中 《航空工程进展》 CSCD 2018年第4期530-536,共7页

空中交通流量的持续增加对中、短期飞行冲突探测的精度与处理大量目标的能力的要求更高,提出基于集成学习(ensemble learning)的冲突探测算法。首先,对飞机冲突过程建模,收集飞行样本;其次,提取飞机当前位置、速度矢量、向前看时间、待... 空中交通流量的持续增加对中、短期飞行冲突探测的精度与处理大量目标的能力的要求更高,提出基于集成学习(ensemble learning)的冲突探测算法。首先,对飞机冲突过程建模,收集飞行样本;其次,提取飞机当前位置、速度矢量、向前看时间、待转弯时刻和转角为特征量,训练基本分类器,获得元数据集;然后,以支持向量机为二级分类器,元数据集为新的特征量,训练Stacking元分类器(meta classifier),分类阶段通过Sigmoid函数概率映射法输出冲突概率;最后进行仿真分析。结果表明:基于集成学习的冲突探测算法对冲突探测具有较高的准确率,使得虚警概率大幅下降,且适用于转弯飞行。 展开更多

关键词 冲突探测 集成学习 Stacking元学习 空中交通管理

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飞行冲突网络演化博弈中牵制机制的研究 被引量：1

3

作者 蒋旭瑞 吴明功 +1 位作者 温祥西 涂从良 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2018年第11期82-86,共5页

为有效解决飞行器冲突网络演化博弈模型背叛诱惑值较大合作行为不理想的问题,构建了飞行器冲突场景的有向网络,在此基础上提出了基于总度的牵制机制和基于聚类系数的牵制机制。在构建的有向网络中分别挑选总度和聚类系数大的节点赋予合... 为有效解决飞行器冲突网络演化博弈模型背叛诱惑值较大合作行为不理想的问题,构建了飞行器冲突场景的有向网络,在此基础上提出了基于总度的牵制机制和基于聚类系数的牵制机制。在构建的有向网络中分别挑选总度和聚类系数大的节点赋予合作策略,在网络演化博弈的规则下自组织学习,为飞行器产生合作(避让)或背叛(不避让)的策略。仿真分析结果表明,提出的两种方法与随机牵制机制和特定牵制机制比较,能够将合作频率维持在较高水平,以较少的控制代价获得更好的飞行冲突解脱结果。 展开更多

关键词 飞行器冲突解脱 网络演化博弈 囚徒困境博弈 牵制机制

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考虑机场位置与航线流量影响的航空网络防御资源优化策略

4

作者 黄海清 甘旭升 +2 位作者 蒋旭瑞 吴奇科 孙静娟 《航空工程进展》 CSCD 2020年第1期85-91,共7页

传统复杂网络领域对网络防御问题的研究未考虑影响航空网络防御资源配置的主要因素,为此提出一种考虑机场位置、航线流量等因素的基于航空网络实际的防御策略,来降低网络风险。首先,利用节点脆弱性减少模型确定不同类型防御资源防御量... 传统复杂网络领域对网络防御问题的研究未考虑影响航空网络防御资源配置的主要因素,为此提出一种考虑机场位置、航线流量等因素的基于航空网络实际的防御策略,来降低网络风险。首先,利用节点脆弱性减少模型确定不同类型防御资源防御量与节点防御能力的函数关系;然后,对传统的重要度评价矩阵做出改进,考虑航线流量、机场位置等影响航空网络防御资源配置的因素对节点进行重要度排序,并分析节点与整个航空网络风险的关系;最后,在总防御资源量一定的情况下,利用模拟退火算法对各个节点配置的防御资源量进行求解,使得网络总风险最小。通过对随机生成网络与中国航空网络的实验发现,该优化策略在分配防御资源时,能够区分机场节点位置和流量的差异,相比于传统方法能够有效降低网络总风险。 展开更多

关键词 航空网络 复杂网络 防御资源优化 模拟退火算法

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基于速度障碍法的飞行冲突解脱与恢复策略 被引量：16

5

作者 王泽坤 吴明功 +2 位作者 温祥西 蒋旭瑞 高阳阳 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1294-1302,共9页

针对飞行中的冲突解脱和航迹恢复问题,在速度障碍法模型的基础上提出了一种几何优化的方法,并对这个问题进行了严格的数学描述。首先根据飞机之间的相对位置和速度关系,确定其冲突类型,以及是否满足各解脱策略的条件,选取相应的解脱策略... 针对飞行中的冲突解脱和航迹恢复问题,在速度障碍法模型的基础上提出了一种几何优化的方法,并对这个问题进行了严格的数学描述。首先根据飞机之间的相对位置和速度关系,确定其冲突类型,以及是否满足各解脱策略的条件,选取相应的解脱策略,待冲突解脱完成后,飞机恢复至原航线飞行。然后通过几何分析,理论推导,该模型能够有效解决飞行冲突,并且具体给出冲突解脱和航迹恢复的位置。最后在仿真中,所提方法根据不同场景能够自主选择冲突解脱策略,结果显示该方法简单高效,并且在航迹恢复过程中不引入新的飞行冲突。 展开更多

关键词 速度障碍 空中交通管制 冲突探测 冲突解脱 航迹恢复 几何优化算法

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基于复杂网络的空中交通复杂性识别方法 被引量：12

6

作者 吴明功 叶泽龙 +1 位作者 温祥西 蒋旭瑞 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期839-850,共12页

在空中交通管理中,识别空中交通复杂性是一项重要工作。目前的算法多采用飞机密度、机群、滞留程度等宏观指标对复杂性进行评价。利用复杂网络理论描述空中交通状况,将空域中的飞机视为节点,飞机与飞机之间距离小于彼此的机载防撞系统(A... 在空中交通管理中,识别空中交通复杂性是一项重要工作。目前的算法多采用飞机密度、机群、滞留程度等宏观指标对复杂性进行评价。利用复杂网络理论描述空中交通状况,将空域中的飞机视为节点,飞机与飞机之间距离小于彼此的机载防撞系统(ACAS)通信距离时开始构成连边,以此构建飞行状态复杂网络模型,可以更好地描述网络内部的微观特征。选取环边数、节点强度、平均聚类系数、介数中心性和网络效率等拓扑特性指标,对动态空中交通状况进行了研究。在此基础上,采用独立主元分析(ICA)在线识别空中交通复杂性,将交通顺畅的情况作为训练数据集进行处理,根据SPE统计量、I^2统计量和I_e^2统计量的变化来识别复杂性情况。仿真结果表明,所提方法可以较好地识别空中交通复杂性。 展开更多

关键词 空中交通复杂性 交通拥堵识别 复杂网络 独立主元分析(ICA) 空中交通管理

原文传递

军航飞机流穿越民航航线冲突探测与解脱问题 被引量：2

7

作者 吴明功 蒋旭瑞 +1 位作者 温祥西 陈彬 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期863-872,共10页

针对军航飞机穿越民航航线的飞行冲突问题,对飞机流汇聚飞行场景进行建模分析,提出了基于滑动窗口的汇聚飞行冲突探测方法和基于合作博弈的多机冲突解脱方法。当飞机流进入预先划设的汇聚控制区,通过滑动窗口判断向前看时间内飞行冲突... 针对军航飞机穿越民航航线的飞行冲突问题,对飞机流汇聚飞行场景进行建模分析,提出了基于滑动窗口的汇聚飞行冲突探测方法和基于合作博弈的多机冲突解脱方法。当飞机流进入预先划设的汇聚控制区,通过滑动窗口判断向前看时间内飞行冲突。基于此,潜在冲突机间组成一个联盟,以解脱边界条件为安全约束,以合作博弈理论中联盟福利最优解均衡各机效益,在保证安全的前提下实现效益均衡。根据最优机动方向特点,利用免疫粒子群优化算法快速求解策略。仿真结果表明,该场景下提出的方法能有效解算出满足要求的解脱策略,并均衡军民航飞机解脱效益。 展开更多

关键词 冲突探测与解脱 军民航 飞机流 合作博弈 免疫粒子群优化

原文传递

基于回归分析的低空空域资源可用性评价 被引量：4

8

作者 王泽坤 吴明功 +2 位作者 温祥西 聂党民 蒋旭瑞 《航空工程进展》 CSCD 2019年第1期132-138,共7页

低空空域资源一直是通用航空产业发展的瓶颈,是制约我国通用航空发展的关键因素之一。基于理论研究和实地调研,构建低空空域资源可用性评价指标体系,运用多元线性回归法对影响低空资源的军/民航各项因素进行系统分析,确定各级指标权重;... 低空空域资源一直是通用航空产业发展的瓶颈,是制约我国通用航空发展的关键因素之一。基于理论研究和实地调研,构建低空空域资源可用性评价指标体系,运用多元线性回归法对影响低空资源的军/民航各项因素进行系统分析,确定各级指标权重;以江苏省为例,深入分析该省低空可利用资源的现状,总结各地区实际情况和大量数据,通过多元线性回归结果显示各项因素对该地区的影响值;最后得出低空空域资源可用性结果。结果表明:采用回归分析方法分析低空空域资源,所得结果是科学且有效的,可为我国低空空域资源合理利用以及通用航空活动空域申报提供参考。 展开更多

关键词 低空空域 多元线性回归 管制区 雷达空域 空域资源

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飞行冲突解脱的几何优化模型 被引量：6

9

作者 吴明功 王泽坤 +2 位作者 温祥西 蒋旭瑞 孙千锐 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期864-870,共7页

针对空中交通管制中的冲突探测与解脱问题,提出了一种几何最优的冲突探测与解脱方法。首先定义了该问题的冲突解脱点,在该点处预判飞机之间可能存在的飞行冲突。其次,采取同向同角度的方式解决飞行冲突,即在原航迹上两机同时向同一侧改... 针对空中交通管制中的冲突探测与解脱问题,提出了一种几何最优的冲突探测与解脱方法。首先定义了该问题的冲突解脱点,在该点处预判飞机之间可能存在的飞行冲突。其次,采取同向同角度的方式解决飞行冲突,即在原航迹上两机同时向同一侧改变相同角度,得到新的航迹交叉点,即航迹恢复点,使得两机之间始终保持最小安全距离。通过几何分析,理论推导了两机航迹距离之和与各自改变航向角度之间的关系,该模型能够有效地解决飞行和冲突,并且具体给出冲突解脱和航迹恢复的位置,以及所涉及到的参数求解过程。最后通过仿真分析,结果显示该方法简单高效。 展开更多

关键词 冲突探测 冲突解脱 同向同角度 航迹恢复点

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机场节点失效下的航空器备降场规划 被引量：1

10

作者 吴明功 蒋旭瑞 +2 位作者 温祥西 聂党民 涂从良 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2018年第11期58-63,共6页

为了缓解重点机场节点失效带来的航空网络运行不畅、空中相撞风险增加等问题,需要对航线中运行的航空器进行备降场规划。分析了机型、航空器位置、节点容量、机场配置、航线密度等因素与代价之间的关系,建立了航空器分配优化模型,确立... 为了缓解重点机场节点失效带来的航空网络运行不畅、空中相撞风险增加等问题,需要对航线中运行的航空器进行备降场规划。分析了机型、航空器位置、节点容量、机场配置、航线密度等因素与代价之间的关系,建立了航空器分配优化模型,确立了距离和空中相撞风险两方面的优化目标,最后选用基于递变权重系数的蝙蝠算法对多目标问题求解。实验以北京——上海航线为例,结果表明提出的模型和算法较合理,可以调节参数来满足不同需求,求出的最优解相比传统方法更能有效降低代价。 展开更多

关键词 备降场规划 节点失效 蝙蝠算法 多目标

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基于速度障碍法的三维确定型冲突探测模型 被引量：1

11

作者 杨文达 吴明功 +2 位作者 温祥西 毕可心 蒋旭瑞 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第6期1-6,共6页

自由飞行模式的提出,给空中交通安全带来了巨大压力,对冲突探测技术提出更高要求。针对自由飞行条件下传统二维速度障碍探测模型在三维空间内进行飞行冲突探测存在局限性的问题,文章提出一种基于速度障碍法的三维确定型冲突探测算法:在... 自由飞行模式的提出,给空中交通安全带来了巨大压力,对冲突探测技术提出更高要求。针对自由飞行条件下传统二维速度障碍探测模型在三维空间内进行飞行冲突探测存在局限性的问题,文章提出一种基于速度障碍法的三维确定型冲突探测算法:在椭球状保护区基础上,选取飞机当前位置、速度矢量、航向为特征量,基于速度障碍法对2机的冲突状态进行定性判断,并预测冲突时间。最后,在4种随机模拟飞行场景下对算法进行仿真。仿真结果表明:在不考虑其他条件的情况下,该模型能够有效判断在三维空间内的2架飞机是否存在潜在飞行冲突,并得出预计飞行冲突时间。 展开更多

关键词 速度障碍法 空中交通管制 冲突探测 几何优化算法

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基于支持向量机的概率型飞行冲突探测算法 被引量：3

12

作者 吴明功 蒋旭瑞 +2 位作者 温祥西 杨国洲 李双峰 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2019年第2期56-60,共5页

为解决自由飞行条件下冲突探测概率估计问题,提出了一种基于支持向量机(SVM)的概率型飞行冲突探测算法。首先对飞机运动轨迹及保护区建模,飞机预测航迹误差服从高斯分布,以目标机为中心建立椭球保护区E模型,获得冲突和不冲突样本。在此... 为解决自由飞行条件下冲突探测概率估计问题,提出了一种基于支持向量机(SVM)的概率型飞行冲突探测算法。首先对飞机运动轨迹及保护区建模,飞机预测航迹误差服从高斯分布,以目标机为中心建立椭球保护区E模型,获得冲突和不冲突样本。在此基础上,选取飞机当前位置、速度矢量和向前看时间为特征量,采用SMOTE重采样方法解决样本不均衡问题,进行SVM训练,并通过Sigmoid函数概率映射法求解冲突概率,建立冲突探测模型。仿真结果表明,所提出的算法能够探测中短期向前看时间内飞行冲突,所得冲突概率准确、虚警率较低。 展开更多

关键词 冲突探测 支持向量机 飞行冲突 概率输出 空中交通管理

原文传递