摘要:随着近几年城市物流无人机运输快速发展，旋翼无人机凭借垂直起降、灵活机动的特性，已在多个城市形成覆盖范围广、运行模式多样的航线网络。然而，城市低空空域受制于高层建筑物、复杂地形及动态风场等限制因素，同时还面临通信中断与公众可接受度低等现实挑战，这些使得科学的航线规划成为保障运行安全与效率的关键环节。首先，梳理了国内主要运营人航线设计方案，提炼出物流航线各功能航段在空间布局与衔接顺序上的基本特征，定义了物流航线结构参数化模型。其次，通过文献调研归纳出坠地风险、天气条件、公众可接受度、基础设施等航线规划影响要素，以及空中航线与进离场航线主要规划方法及其适用性与优缺点。最后，综合形成包含空域、航线、航线网络的，涵盖空中航线和进离场航线的一体化的物流航线规划框架。本文研究成果将为后续理论研究和实践运行提供方法论层面的指导。

摘要:随着低空经济的蓬勃发展，低空飞行运行规模持续扩大，对高效、可靠通信网络的需求日益迫切。现有通信技术难以满足低空经济在广域覆盖、高速移动和多样化业务上的苛刻要求，亟需构建与之匹配的新型专用网络体系。本文首先从低空通信的技术背景与独有挑战出发，分析了其在高动态复杂信道建模、三维移动性管理、智能感知避障、多业务服务质量保障和频谱共享等方面的难点；其次，从网络体系架构演进和低空通信关键技术发展两个维度出发，系统阐述了空天地一体化组网、智能波束成形、动态资源管理等核心技术的原理与现状；最后，探讨了通感算一体化、智能内生安全等未来技术发展趋势，以期为构建下一代低空通信网络提供理论参考和技术支撑。

摘要:扑翼飞行器通过模仿昆虫及鸟类的扑翼运动，在低雷诺数环境下具有优异的气动效率和机动性。而扑旋翼飞行器在扑翼运动的基础上实现了机翼的被动旋转运动，具备更好的悬停及垂直起降能力，是近些年新兴的研究热点。本文系统综述了扑翼微型飞行器（Flapping-wing micro air vehicles， FWMAVs）及扑旋翼微型飞行器（Flapping-wing rotor micro air vehicles， FWRMAVs）在系统建模与控制方法方面近几年的研究进展，分析了仿昆虫扑翼飞行机理中的非定常空气动力学理论，并探讨了已有的基于仿昆虫的FWMAVs及FWRMAVs系统建模及控制方法。最后，提出了目前FWMAVs在飞行动力学和控制方法上面临的柔性翼气动力建模和非定常扰动抑制等问题，分析了FWRMAVs缺乏对其飞行动力学特性和主动姿态控制等方面研究的问题，同时本文对该领域未来进一步的研究做出了展望。

摘要:针对大规模动态作业环境中多域协同决策的复杂性与实时性挑战，提出了基于大语言模型的集群协同决策框架（Courses of action-large language models，COA-LLM），通过提示词工程、环境态势文本化与多级指令解析，构建了“感知-决策-执行”闭环响应系统。突破了传统目标分配方法仅能处理离散任务的限制，实现了离散任务分配与连续空间决策的统一。最终，在仿真系统中构建了集群协同场景，使用了GPT与DeepSeek等通用大模型，并与其他基于优化算法和机器学习的算法进行了对比实验。实验结果证明了COA-LLM框架的可行性和有效性，框架的输入灵活性与输出可解释性，为智能指控系统的发展提供了新范式。

摘要:为了分析混合动力比和电动机数量对小型混合动力飞机爬升性能的影响，以及爬升阶段不同性能参数的选择。根据小型混合动力飞机气动模型和串联结构系统模型，以混合动力比、爬升速度、爬升角、电动机数量和起飞质量作为优化变量，以爬升油量和额外有效载荷作为目标函数，建立混合动力飞机爬升性能优化模型。分别采用多目标粒子群算法和非支配排序遗传算法对某型混合动力飞机进行优化求解和对比分析，并将两种算法的优化结果与国外研究结果进行对比，证明了优化结果的有效性。优化结果表明：两种优化算法对减少飞机爬升油量和增加额外有效载荷均有良好的优化效果。要实现爬升油量最小和额外有效载荷最大的目标需满足：混合动力比为0.99，爬升速度为51 m/s，爬升角为7 °，起飞质量在1 830 kg至2 200 kg之间。

摘要:链式变体旋翼飞行器具有良好的拟态运动条件，但其带载作业易受载荷变化而引起飞行姿态控制稳定问题。为此，本文设计了一种基于自抗扰控制技术（Active disturbance rejection control，ADRC）的飞行器变载荷姿态控制方法。首先，面向变载荷的变体旋翼飞行器构建了动力学模型，分析了载荷变化对飞行器姿态控制的影响；其次，将状态间耦合、载荷变化、内外扰动统一为总扰动，引入扩张状态观测器（Extended state observer， ESO）实现对扰动的跟踪和估计；最后，对飞行器典型构态姿态控制的稳定性、载荷渐变和骤变情况下的姿态控制可行性进行了实飞验证，对比分析了PID与ADRC两种控制器在变载荷姿态控制中的适用性，并进一步分析了变载荷条件下构态转换对飞行器姿态扰动的影响。结果表明，飞行器姿态各轴向角度跟踪偏差最大不超出8°，最大响应时延不超过0.3 s。基于ADRC的变体旋翼飞行器姿态控制体现了良好的稳定性和鲁棒性，为变体旋翼飞行器带载作业能力构建提供了技术参考。

摘要:固定翼微型飞行器（Micro air vehicle， MAV）速度低、转动惯量小，飞行过程中在大气扰动下迎角易发生较大变化，俯仰角又会在迎角恢复力矩作用下振荡，纵向静稳定性对MAV的俯仰姿态控制品质有一定的影响。为了提高MAV的俯仰姿态控制品质，本文首先提出了一种不同纵向静稳定性下MAV俯仰姿态控制品质的评估方法，该方法定义俯仰角振荡过程中的方差与极差来表征俯仰姿态控制品质，之后以控制品质最优为目标分别对不同静稳定性下MAV飞行姿态控制系统的控制参数进行调整。通过研究不同静稳定性下的最优控制品质变化规律，获得MAV纵向静稳定性对俯仰姿态控制品质的影响。结果表明，俯仰姿态控制品质与纵向静稳定性之间呈现一定的非线性规律，纵向静稳定性或静不稳定性的增强都将导致MAV在大气扰动下俯仰姿态的振荡程度增强，取得纵向中立稳定的MAV将有着最优的俯仰姿态控制品质。

摘要:针对典型山地风场条件下多无人机（Unmanned aerial vehicle，UAV）编队通信时延问题，提出了一种时序相关性时变时延分布式自适应控制算法，以增强编队在复杂风场环境下的控制性能和抗干扰能力。首先，基于多重复合风构建了典型山地风场模型，并在此基础上建立了多无人机编队模型。其次，提出了一种基于时序相关性的自适应时延控制算法，利用偏自相关系数（Partial autocorrelation function， PACF）来实现对时延和本身状态的时序调控。然后，在控制协议中引入编队控制补偿向量，通过反馈增益矩阵将目标状态输入至控制协议中，更精准地跟踪目标状态；该算法还通过Lur’e非线性拟合非线性特性，处理了风场和无人机自身非线性特性所带来的双重耦合影响，移除了对非线性有界处理的依赖；算法中应用自适应律来估计并控制风场环境的噪声干扰；算法还采用非光滑函数来模拟未知环境干扰，同时结合自适应增益对系统动态特性进行补偿。最后，通过数值仿真验证了所提出的控制协议的有效性，说明了该算法能够提高无人机编队在山地风场中的稳定性和适应性。

摘要:为解决空战场景下的高亚声速无人飞行器（Unmanned aerial vehicle，UAV）的路径规划问题，提出一种改进的人工蜂群（Improved artificial bee colony，IABC）算法。综合考虑三维空间障碍与无人飞行器路径规划的协同问题，建立作战场景模型与目标函数；在雇佣蜂阶段引入了粒子群算法（Particle swarm optimization，PSO）降低搜索的盲目性，增强算法的搜索能力；在观察蜂阶段基于动态贪婪准则对迭代初期的蜜源进行局部平滑处理，进一步提升算法的收敛速度。为了验证算法有效性，对算法进行了仿真对比实验。仿真实验表明，IABC算法继承了ABC与PSO算法的搜索优点，相较ABC算法，平均算法收敛速度提升47.83%，算法收敛精度平均提升53.49%。

摘要:现代机场通信网络在智慧机场建设背景下，面临着保障航空管制等安全关键业务确定性低时延与满足视频监控、数据中心存储业务等高吞吐量传输的双重挑战。现有优先级调度与负载均衡算法存在固有局限性，仅能单一地满足低时延或高吞吐量需求。针对这一问题，本文提出基于时间敏感网络的多级负载均衡算法。首先，建立动态优先级调度机制，构建符合机场业务等级的优先级映射关系并支持临时优先级调整，以保障关键业务低时延传输；其次，设计基于排队时延的单级负载均衡机制，精确量化链路传输能力，实现业务流的最优出口决策；最后，通过多优先级队列状态管理机制，将动态优先级调度与单级负载均衡有机融合，实现多优先级的出口链路决策，从而最大化带宽资源利用率，显著提升网络吞吐量。实验结果表明，相较于等价多路径（Equal-cost multi-path，ECMP）路由算法、基于时延的负载均衡（Delay-based load balance，DLB）算法、先验信息未知流调度（Practical information-agnostic flow scheduling，PIAS）算法和时间敏感网络（Time-sensitive networking，TSN）优先级调度算法等基准方案，本文算法将机场关键业务流时延降低63%且整体业务流吞吐量最大提升40%，有效缓解了机场通信网络中“低时延-高吞吐量”的复合需求矛盾。

摘要:编队飞行可以有效减少飞机运行成本，增加空域容量。以三机编队为研究对象，首先确定了3号机在编队中的危险区域和最优位置。然后基于飞机性能和粒子群算法，提出了不改变1号和2号机路径的3号机编队方案，揭示了3号机起降机场位置对编队集结点、分离点的影响规律。最后以霍夫变换和DBSCAN（Density-based spatial clustering of application with noise）聚类算法处理大圆航线，得到作为初始解的空中走廊，然后使用鲸鱼优化算法进行优化，并建立辅助走廊，为大规模编队路径规划问题提供了可行的方案。研究表明：3号机与1号机的纵向距离为6 000 m时，3号机的编队最优位置在横向距离-57 m或114 m处，3号机的最优位置受到1号机和2号机质量的影响；当3号机起飞机场或着陆机场与编队航线所在大圆的距离不变时，最优集结角或最优分离角基本不变。以827个跨太平洋航班为例，通过霍夫变换和DBSCAN聚类，得到了5条空中走廊。在起飞和着陆机场与空中走廊的距离阈值为300 km时，可使用走廊的航班百分比达到了54.17%。经过鲸鱼算法的优化，百分比增加至64.33%。

摘要:面向尾随前机飞行时的尾涡遭遇风险管控的需要，提出通过机载广播式自动相关监视接收（Automatic dependent surveillance-broadcast in，ADS-B In）设备接收前机飞行动态数据，实现机载端的尾涡危害区域预测。建立了前机尾涡的消散模型和后机遭遇尾涡后的动力学响应模型，以诱导滚转力矩系数为尾涡遭遇严重程度指标，基于现行尾涡间隔标准计算可接受安全指标值；针对湍流、长波不稳定性、侧风以及定位容差对危险区域范围的影响，建立尾涡危害区域扩散模型；对同高度同航路、同高度交叉航路、同航路不同高度以及近距平行跑道4种情景进行计算分析。结果表明：通过机载ADS-B In设备传输的飞机型号、经纬度、高度、飞机真空速、航向以及风速风向参数信息，可以实现对前机尾涡危险区域的有效预测，有助于规避飞机运行风险，提高飞机的机载自主飞行能力；A380机型的飞机在侧风3 m/s的情况下产生的初始尾涡危险区域，在水平方向为1 191.12 m，垂直方向为1 131.12 m；飞机从侧向侵入危险区域最快，其从进入预警区域到侵入危险区域的时间为纵向侵入时间的1/9，为爬升侵入时间的1/18；近距平行跑道运行中，前机A380与后机B747、A320组合的尾涡影响临界侧风风速分别为6.1和6.4 m/s；侧风增强时，两机型组合下危险区域纵向影响范围均减小，且后机为A320时的影响范围更大。

摘要:构建地空融合的机场雷暴影响强度量化评价方法，研究雷暴影响下机场航班运行韧性的表征方法及演变特征，可以为机场应对不同雷暴天气过程提供理论参考，提高机场运行的安全和效率。首先，本文提出一种结合地面雷暴强度（基于欧盟天气算法ATMAP）和空中雷暴强度（基于对流天气空域阻塞概率模型）的雷暴影响强度指数，其中ATMAP算法主要依赖METAR报文数据，对流天气空域阻塞概率模型以气象雷达资料为基础；其次，以航班出发率作为关键指标，建立适应雷暴特点的韧性评估模型；最后使用层次聚类算法将雷暴天气进行分类，解析不同类型雷暴的韧性演变特征。以2018—2021年间西安机场的雷暴天气过程为研究对象，结果表明：雷暴影响强度指数达到0.09时，开始影响机场航班运行性能；韧性评估模型能够准确反映机场韧性过程；使用层次聚类法将雷暴天气过程分为了两类，其非负综合韧性指标分别为13.037和71.808；机场在高强度、高波动和快增长的雷暴冲击下，非负综合韧性指标越小。

摘要:低纬度地区电离层活动频次高、强度大，对地基增强系统（Ground-based augmentation system，GBAS）的定位精度、完好性及服务连续性构成关键威胁。目前面向低纬度地区的电离层威胁模型与影响评估体系尚不完善，难以满足中国GBAS导航的运行需求。基于此，通过对某低纬度地区机场的电离层活动进行长期连续观测，创新性地构建了低纬度地区电离层威胁模型，系统分析了该模型下的GBAS运行误差与故障包络。通过完成全年监测数据、历史极端电离层场景及威胁缓解措施下的GBAS服务性能评估，明确了电离层活动对GBAS的关键影响规律，为中国低纬度地区GBAS台站建设、数据处理标准制定等提供了针对性技术参考，兼具理论与工程价值。

摘要:为客观量化航空公司飞行安全韧性，提出一种基于快速存取记录器（Quick access recorder）数据的飞行安全韧性评价方法（Flight safety resilience assessment method，FSRAM），记作QAR-FSRAM。首先，通过理论分析界定飞行安全韧性的概念，并描述其飞行绩效数据特征；然后，基于QAR数据，采用短时间序列表达挖掘（Time-series expression miner， STEM）技术构建QAR-FSRAM；最后，以A航空公司在进近阶段的飞行数据作为研究对象进行实例评价。结果表明：飞行安全韧性的绩效数据特征分为趋势和偏离两个维度；QAR-FSRAM包含4个标准化步骤，分别为构建航班韧性绩效表征变量、量化表征变量趋势特征、计算表征变量偏离特征和分析航空公司航班绩效结构；A航空公司在进近阶段的飞行安全韧性不高，韧性值仅为0.51，将韧性评价结果与飞行品质监控（Flight operation quality assurance， FOQA）超限检测结果进行对比，验证了QAR-FSRAM的有效性。

摘要:航空公司核心资源的高效调度对于提升航班运行效率、降低运营成本具有重要意义。针对航班和飞机两类核心资源，提出了一种考虑不确定维修访问时间的飞机维修路径规划模型，该模型同时考虑了航班延误传播、维修站剩余容量动态变化以及飞机维修时间不确定性等关键因素。为高效求解该模型，引入Dantzig-Wolfe分解方法，将原问题分解为主问题和定价子问题，并设计了结合标签算法求解子问题的改进分支定价算法。通过数值实验验证了所提模型和算法的有效性，结果表明，考虑不确定维修访问时间的模型相比传统模型能有效缓解维修站飞机维修的拥堵，最大可减少同时刻飞行维修排队数量的50%，随着机队数量增多，延误时间最多减少87.5%；求解效率上，针对中小规模上相较于IBM的CPLEX最大可减少67.1%，针对大规模且获得最优解前提下相较于CPLEX可减少14%。

摘要:为提高机组疲劳预测精度并实现异常行为早期预警，本研究提出了一种基于时序卷积网络和长短期记忆网络（Temporal convolutional network-long short-term memory，TCN-LSTM）与层次化注意力机制的机组疲劳状态预测方法。通过多尺度时序特征提取模块捕捉脑电（Electroencephalography， EEG）信号的时频特征与长期依赖关系，利用层次化注意力机制融合脑电与心理量表数据，并针对操纵飞行员和监控飞行员设计差异化预测策略。实验结果表明，该方法较单一模态预测模型提升15.3%的预测精度，预警时间窗提前至12.5 min。其中，TCN-LSTM混合网络的时序特征提取效率较常用LSTM网络提升22.7%，层次化注意力机制使多模态融合效能提高18.4%。该混合架构在预测时效性与准确性方面均优于单一深度学习模型，适用于航空人因工程的实时监测。

摘要:以Hexaglide型并联机构为研究对象，通过对并联机构的几何特性分析，得到每条支链的单位力旋量，结合并联机构的静力平衡条件，推导出该并联机构的一阶力影响系数矩阵，基于构造零列的方法使一阶力影响系数矩阵行列式奇异，进而确定了使该并联机构发生奇异的几何条件，通过构造行、列线性相关性的方法推导出Hexaglide型并联机构不会发生构型奇异的条件，在此基础上，将3类奇异条件统一转化为参数化表达式，定义了可量化的几何安全距离指标，可代入优化模型用于设计阶段的奇异规避，为该机构的设计提供了理论支持和方法依据。

摘要:为满足航天器在轨维护等高风险任务对高可靠操作工具的迫切需求，针对多指机械手在非结构化环境中面临的稳定性与适应性难题，本文提出了一种涵盖静力学、运动学与动力学的多层次耦合建模方法。通过拓扑优化与变刚度原理构建欠驱动手指构型，采用D-H（Denavit-Hartenberg）参数法建立精确捏取与包络抓取的位姿变换模型，并结合牛顿-欧拉方程与拉格朗日动力学理论推导多体耦合动力学方程。仿真与平台实验验证表明：在400 N·mm驱动力矩下，三指接触力稳定于5~6 N范围，旋拧阶段末端速度收敛至0.332 m/s，验证了所提方法的动态稳定性与抗干扰能力。本研究成果为精密操作领域提供了理论支撑，并可拓展至月面手术机器人操作等场景。

摘要:为提升航空发动机整机性能仿真预测精度，以双轴混排涡扇发动机为研究对象，在整机性能仿真模型中耦合压气机级间引气和涡轮冷气修正模型，研究了不同转速下压气机级间引气修正、涡轮冷气修正以及两者耦合对发动机整机性能的影响，并评估了耦合修正对发动机节流、高度及速度特性的影响。研究结果表明：耦合压气机级间引气与涡轮冷气修正模型前后，发动机整机性能仿真结果存在明显差别；在高压转子相对转速Nhr=100%状态下，进气流量增加了3.8%，高压压气机喘振裕度提升了3.0%，燃烧室出口总温增加了4.9%，推力增加了8.4%，耗油率增加了3.2%；通过对地面节流特性、高空巡航特性和速度特性影响分析得到，耦合修正不会改变发动机特性变化趋势，耦合修正后发动机的性能整体上优于耦合修正前，并且变化幅度明显。表明在整机仿真中，详细考虑压气机级间引气和涡轮冷气修正可使仿真结果更趋真实因而提高整机性能仿真精度。