复杂低空飞行态势适应演化机理与差异协同监控方法

基本信息
批准号:61573181
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:张洪海
学科分类:
依托单位:南京航空航天大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:严勇杰,刘皞,杨尚文,田文,董峰,李杰,杨磊,尹嘉男,廖志华
关键词:
交通状态感知航空交通智能调度
结项摘要

Complicated operation types, random influences, autonomous behaviors and differential monitoring and control modes are the main characteristics of complex low-altitude flights. Exploring the objective laws implied in flight situation is an efficient way and significant tendency to achieve scientific monitoring & control of low-altitude flight. This project starts with spatial-temporal features analysis of complex low-altitude flight situation, deeply studies the influence of random factors and mechanism of autonomously adaptive evolution laws, further proposes differentially co-operative monitoring & control methods. Firstly, series of models including single aircraft heterogeneous behavior model, multi-aircrafts congregate behavior model and random influences characterization model will be established to deduce spatial-temporal phase transition of flight situation, generation of conflicts and evolution laws of congestion using hybrid system theory and multi-agent simulation technology. Then, by adopting evolutionary game theory and Complex Adaptive Systems theory, mechanism of adaptive interactions, measurement of multi-criteria evaluations, and regulations of multi-type coordination and decision will be built; a behavior-based adaptive flight situation simulation system will also be constructed to analyze adaption and evolution laws that system emerges. In the end, situation perception-based group gaming and collaborative monitoring & control mechanisms, conflict task-oriented differentially collaborative deployment models for mixed demand, differential limitation-based co-operative and adaptive control strategies for intensive trajectories, and their simulated validation platform will be set up based on Group Decision Making theory and collaborative control methods. The overall research achievements will provide new theories and methods for the rational utilization, large-scale flying and intelligent monitoring & control of complex low-altitude airspace.

复杂低空飞行种类繁杂、影响随机、行为自主、监控差异,探究其飞行态势蕴含的客观规律是科学监控低空飞行的有效思路和重要趋势。课题从复杂低空飞行态势时空特性分析入手,研究其随机要素影响和自主适应演化机理,提出差异协同监控方法。首先,采用混杂系统理论和多智能体等技术,建立飞行器个体异质行为模型、群体集聚行为模型和随机要素影响表征模型,仿真推演态势时空特性相变、冲突产生和拥堵演变规律;然后,运用演化博弈理论和复杂适应系统理论,建立飞行器群体适应性交互机制、多准则评价度量和多类型协调决策规则,构建基于行为的飞行态势适应模拟系统,涌现系统适应性和演化规律;最后,基于群体决策理论与协同控制等方法,建立基于态势感知的群体博弈协同监控机制、面向任务冲突的混合需求差异协同调配模型和基于差异受限的密集航迹协同适应调控策略及其仿真验证平台。研究成果可为复杂低空合理化利用、规模化飞行和智能化监控提供新理论、新方法。

项目摘要

复杂低空飞行种类繁杂、影响随机、行为自主、管控差异,探究其飞行态势蕴含的客观规律是科学管控低空飞行的有效思路和重要趋势。本课题面向我国通用航空发展需求,从复杂低空飞行态势混杂多态时空特性分析入手,研究复杂低空飞行态势随机要素影响规律,探索其自主适应演化机理,提出差异协同管控方法。首先,建立了飞行器个体异质行为模型、群体交互行为模型,推演飞行器群体宏观聚集涌现行为,提取飞行态势多维混合时空特性参数,解析特性参数演变过程及其间关联关系,揭示了复杂低空飞行态势时空特性基本相变过程,阐明了常发性复杂低空飞行冲突产生和拥堵演变规律;其次,建立随机要素影响表征模型,研究随机要素对复杂低空飞行器飞行行为的影响作用方式,识别引发飞行态势时空特性扰动演变的随机因素特征,构建飞行态势时空特性与随机要素之间的影响映射关系和影响表征模型,揭示了随机要素影响下的复杂低空飞行态势时空特性相变过程,阐明突发性复杂低空飞行冲突产生和拥堵演变规律;然后,研究随机影响下复杂低空中飞行行为主体适应决策机制,建立了飞行器适应性自主反馈模式、协调决策规则和量化评价关键指标,研发了复杂低空飞行态势仿真与分析系统工具,分析了涌现态势适应性和协同演化规律,揭示了复杂低空飞行态势自主适应演化机理;最后,构建了基于态势感知的复杂低空协同监控机制,建立了面向多任务需求的混合飞行计划差异协同调配决策模型、基于差异受限的密集航迹协同调控策略,以及复杂低空飞行态势适应推演与协同监控仿真系统平台。研究成果可为复杂低空合理利用、自主飞行及科学管控提供新理论、新方法和新平台。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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