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航空学报 2025年

作者：张学军李诚龙张志远郑远北京航空航天大学电子信息工程学院空地一体新航行系统技术全国重点实验室中国民用航空飞行学院空中交通管理学院中国民用航空飞行学院计算机学院

随着无人机和电动垂直起降航空器（electric Vertical Take-Off and Landing, eVTOL）等新兴航空载运具的快速发展，以先进空中交通（Advanced Air Mobility, AAM）和无人机空中交通管理（Unmanned aircraft systems Traffic Management,UTM）为典型代表的低空新型运行概念和体系对现有航行系统在低空的安全管理能力提出了全新的挑战。未来低空将朝向高密度、按需响应、有人与无人协同的运行模式发展，该背景下传统航行系统人在环路的管理方式难以应对上述低空的用空需求，必须依托低空航行系统，构建起更为及时智能的低空风险管理能力。本文首先阐述了低空安全的基本概念，明确了分层风险管理理念，提出了以低空航行系统为核心的未来低空实时风险管理框架。面对低空经济发展对航行系统风险管理所提出的实时化、智能化的能力需求，本文回顾了航行系统风险管理技术与能力的演变，凝练了当下发展的客观需求，梳理了目前关键技术的代表性研究、现状与不足，总结了低空航行系统所面临的核心挑战，给出了构建实时风险管理能力的未来发展方向，提供了未来低空航行系统风险管理能力研究和构建的方向指引，以期推动低空运行的安全有序发展。

关键词：低空安全低空航行系统实时风险管理先进空中交通无人机

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基于抗差方差分量估计的多系统GNSS定位因子图优化算法

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航空学报 2025年第6期46卷 182-194页

作者：施闯王智新张昊李团王志鹏北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 卫星导航与移动通信融合技术工业和信息化部重点实验室北京100191 空地一体新航行系统技术全国重点实验室北京100191 北京理工大学前沿交叉科学研究院北京100081

随着全球卫星导航(GNSS)技术的发展,得益于可用卫星数量的增加和更优的几何分布,多星座全球导航卫星系统定位能为用户提供更为精确的定位结果。近期研究表明,基于因子图优化(FGO)的多系统GNSS定位相较于传统算法呈现出更好的性能。然而... 详细信息

随着全球卫星导航(GNSS)技术的发展,得益于可用卫星数量的增加和更优的几何分布,多星座全球导航卫星系统定位能为用户提供更为精确的定位结果。近期研究表明,基于因子图优化(FGO)的多系统GNSS定位相较于传统算法呈现出更好的性能。然而,基于FGO的多GNSS定位随机模型的精细化及系统间自适应定权问题仍未充分研究。提出了一种基于赫尔默特方差分量估计(HVCE)的多系统GNSS定位因子图优化方法,通过系统间自适应定权进一步提升复杂城市环境中基于因子图优化的多系统GNSS定位的性能。此外,利用抗差算法IGG-Ⅲ进一步提高了HVCE及FGO状态估计的鲁棒性。在城市环境中的车载测试结果表明:相对于单一FGO方案,所提方法在北向、东向和垂直方向上的多系统GNSS定位精度分别提高了35.4%、8.7%和25.1%。总体而言,所提方法通过精细化随机模型并实现系统间自适应定权,能够在因子图优化方法的基础上进一步提升复杂城市环境中多系统GNSS的定位性能。

关键词：多系统GNSS定位 Helmert方差分量估计抗差算法自适应定权因子图优化

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GBAS基准站布设方案设计与评估方法

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北京航空航天大学学报 2018年第12期44卷 2545-2555页

作者：张悦王志鹏李强北京航空航天大学电子信息与工程学院国家空管新航行系统技术重点实验室北京100083

地基增强系统(GBAS)基准站的布设方式会直接影响系统精度与完好性,且与机场环境、卫星星座以及当地电离层活动情况密切相关。然而,美国联邦航空管理局(FAA)发布的GBAS选址标准只是给出了基准站布设的基本要求,没有深入考虑上述因素的影... 详细信息

地基增强系统(GBAS)基准站的布设方式会直接影响系统精度与完好性,且与机场环境、卫星星座以及当地电离层活动情况密切相关。然而,美国联邦航空管理局(FAA)发布的GBAS选址标准只是给出了基准站布设的基本要求,没有深入考虑上述因素的影响。因此,GBAS基准站布设方案设计与评估方法需要进一步研究。首先,基于采集数据比较分析了5个机场典型GBAS基准站布设和伪距校正误差标准差。然后,结合理论和仿真研究了基准站个数对GBAS性能的影响,以及基线长度对星历故障监视和异常电离层梯度监视性能的影响。最后,提出一种GBAS基准站布设方案设计和评估方法,并辅以V型跑道的4个方案示例,为根据机场实际情况、GBAS星历故障监视和异常电离层梯度监视实际需求等设计和选择合适的方案提供参考。

关键词：地基增强系统(GBAS) 基准站布设基准站数目基线长度星历故障监视电离层梯度监视

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BDS/GPS组合的H-ARAIM PBN和ADS-B应用可用性评估

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北京航空航天大学学报 2017年第6期43卷 1254-1263页

作者：葛奕杉王志鹏北京航空航天大学电子信息与工程学院国家空管新航行系统技术重点实验室北京100083

水平-先进接收机自主完好性监测(H-ARAIM)属欧美大力发展的新型机载自主卫星导航完好性监测技术。从H-ARAIM的基于性能的导航(PBN)和广播式自动相关监视(ADS-B)应用方法出发,基于美国全球卫星导航系统(GPS)和中国自主北斗卫星导航系统(B... 详细信息

水平-先进接收机自主完好性监测(H-ARAIM)属欧美大力发展的新型机载自主卫星导航完好性监测技术。从H-ARAIM的基于性能的导航(PBN)和广播式自动相关监视(ADS-B)应用方法出发,基于美国全球卫星导航系统(GPS)和中国自主北斗卫星导航系统(BDS)组合系统,综合考虑不同卫星故障概率、不同星座故障概率、不同星钟星历误差配置以及不同星座配置,全面仿真评估了H-ARAIM的PBN和ADS-B应用全球可用性,结果表明:卫星和星座故障概率变化,对水平保护级(HPL)结果的影响不足0.1%,PBN和ADS-B均可实现全球100%可用性;星钟星历误差变化,会导致较大幅度的HPL变化,最大值可达20 m,但对PBN和ADS-B应用可用性没有显著影响;不同星座配置会对全球和亚太区域平均99.9%HPL结果及PBN和ADS-B应用可用性产生显著影响,HPL变化幅度达到32 m,可用性随星座配置不同而变化,最差可降低到96%。所取成果可为北斗民航应用提供坚实的理论参考和可靠的技术支撑。

关键词：水平-先进接收机自主完好性监视(H-ARAIM) 水平保护级(HPL) 基于性能的导航(PBN) 广播式自动相关监视(ADS-B) 可用性

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基于媒质共享的无线Ad hoc网络拥塞避免策略

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华南理工大学学报（自然科学版） 2011年第9期39卷 120-127页

作者：马琳张军刘凯北京航空航天大学电子信息工程学院∥国家空管新航行系统技术重点实验室北京100191

针对无线Ad hoc网络的拥塞问题,提出了一种基于媒质共享的公平拥塞控制(MCFCC)算法,并与典型算法LRED进行了比较.在MCFCC算法中,节点根据竞争共享信道时的退避次数计算退避率,据此进一步得出分组丢弃概率,从而能合理控制源节点的分组发... 详细信息

针对无线Ad hoc网络的拥塞问题,提出了一种基于媒质共享的公平拥塞控制(MCFCC)算法,并与典型算法LRED进行了比较.在MCFCC算法中,节点根据竞争共享信道时的退避次数计算退避率,据此进一步得出分组丢弃概率,从而能合理控制源节点的分组发送速率,并可通过快速准确地判断节点和网络的拥塞程度,解决共享媒质冲突和拥塞导致的吞吐量下降问题.另外,该算法通过请求发送、清除发送捎带的方式把拥塞信息发送给邻节点,使得每个节点可以及时获得周围网络的拥塞信息,并据此更新自身的拥塞信息和分组丢弃概率,从而改善各节点上业务流之间的公平性.仿真结果表明,MCFCC算法对IEEE 802.11 DCF协议的改进效果明显,可以大大提高网络的吞吐量,改善节点间的公平性,从媒质接入控制层上有效地避免了网络拥塞.

关键词：无线Adhoc网络拥塞控制媒质接入控制业务竞争公平性

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PbRED:基于优先级的RED改进算法

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计算机工程与科学 2015年第2期37卷 245-251页

作者：江明刘锋北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 国家空管新航行系统技术重点实验室北京100191

随机早期检测算法RED作为一种重要的主动队列管理算法,通过有效地控制队列长度,取得较好的吞吐量性能。然而,当多个业务流存在不同优先级时,不能很好地区分服务质量。提出一种新的RED改进算法—PbRED,基于业务的优先级调整丢弃概率,通... 详细信息

随机早期检测算法RED作为一种重要的主动队列管理算法,通过有效地控制队列长度,取得较好的吞吐量性能。然而,当多个业务流存在不同优先级时,不能很好地区分服务质量。提出一种新的RED改进算法—PbRED,基于业务的优先级调整丢弃概率,通过减小高优先级的丢弃概率、增大低优先级的丢弃概率,为不同优先级的业务进行区分服务。仿真实验结果表明,在获得较高吞吐量的同时,PbRED可以使不同优先级业务流的服务质量存在合理区分度,保证高优先级业务流获得更好的吞吐量性能。

关键词：主动队列管理随机早期检测算法优先级队列长度吞吐量

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多跑道混合运行模式的进场航班动态鲁棒调度

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航空学报 2024年

作者：张军峰马曌杜卓铭胡荣南京航空航天大学民航学院北京航空航天大学电子信息工程学院空地一体新航行系统技术全国重点实验室

为应对终端区不确定因素对航班实际到达时间的影响，本文提出了基于机会约束的进场航班随机规划调度方法，达到调度方案鲁棒性的目的。首先，基于历史飞行数据，梳理刻画航班从进港点到起始进近定位点（IAF）的到达时间不确定性分布。... 详细信息

为应对终端区不确定因素对航班实际到达时间的影响，本文提出了基于机会约束的进场航班随机规划调度方法，达到调度方案鲁棒性的目的。首先，基于历史飞行数据，梳理刻画航班从进港点到起始进近定位点（IAF）的到达时间不确定性分布。其次，考虑不确定性分布，引入机会约束以限制违背间隔约束的概率，建立两阶段随机规划模型，其中第一阶段针对进场管制，在IAF前完成对航班的预排序与调度，最小化序列长度与飞行时间，第二阶段针对进近管制，建立安全间隔，最小化延误降落跑道。接着，为满足进场运行实时性需求，引入针对随机规划的滚动时域控制算法，利用样本平均近似算法（SAA）重构随机规划模型。最后，采用广州白云机场实际运行数据实施验证。验证结果表明，本文基于随机规划问题提出的滚动时域控制算法，不但可以保证解的质量，而且大幅提升模型求解效率。此外，进场调度方案的鲁棒性提升显著：“一落一起”与“两落一起”两种运行模式下，针对着陆延误指标，先到先服务（FCFS）策略分别是本文方法的6.1倍、9.6倍；针对航班违反间隔比例指标，FCFS策略是20%与18.9%，而本文方法均为3.5%；针对序列交换次数指标，FCFS策略为5.2次和5.6次，本文方法均为0次。

关键词：进场管理混合跑道运行模式随机规划机会约束滚动时域控制算法

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一种优先级与带宽需求相结合的分组调度算法

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太赫兹科学与电子信息学报 2015年第1期13卷 46-51页

作者：江明刘锋北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 国家空管新航行系统技术重点实验室北京100191

优先级队列(PQ)算法虽然能够保证高优先级业务的服务质量,但低优先级业务的性能较差,整体性能不佳,公平性较低。针对这些不足,提出优先级与带宽需求相结合的调度算法(PRQ),在优先级调度的基础上,使用带宽需求对调度概率进行调整,提高低... 详细信息

优先级队列(PQ)算法虽然能够保证高优先级业务的服务质量,但低优先级业务的性能较差,整体性能不佳,公平性较低。针对这些不足,提出优先级与带宽需求相结合的调度算法(PRQ),在优先级调度的基础上,使用带宽需求对调度概率进行调整,提高低优先级业务的调度概率,进而改善其服务质量,同时改善整体性能,提高公平性。仿真结果表明,PRQ算法能够显著改善低优先级业务的性能和整体性能,公平性较PQ算法高。

关键词：分组调度优先级丢包率时延时延抖动吞吐量公平性

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一种能量有效的航空自组网分簇改进算法

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中国民航大学学报 2012年第6期30卷 5-8,20页

作者：王沛徐桢北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 国家空管新航行系统技术重点实验室北京100191

航空自组网是应用于航空通信领域的移动Ad Hoc网络,其采用动态组网等技术将航空飞行器互联互通。运用适当的分簇算法,将飞行器合理地分组,可以有效地降低航空自组网数据传输的时延,减少数据传输的能耗,提高网络的寿命。对一种具有时延... 详细信息

航空自组网是应用于航空通信领域的移动Ad Hoc网络,其采用动态组网等技术将航空飞行器互联互通。运用适当的分簇算法,将飞行器合理地分组,可以有效地降低航空自组网数据传输的时延,减少数据传输的能耗,提高网络的寿命。对一种具有时延意识的分簇算法DACC进行了修改,在簇头选择的过程中加入了平均能耗的思想,提出了节能的改进算法DACC-EE,并与传统的分簇算法LEACH进行了对比。仿真结果显示,DACC-EE并没有改变DACC的时延优势,且网络寿命显著高于DACC和LEACH。

关键词：航空自组网数据聚合分簇网络寿命时延

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基于抗差方差分量估计的多系统GNSS定位因子图优化算法

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航空学报 2024年

作者：施闯王智新张昊李团王志鹏北京航空航天大学电子信息工程学院卫星导航与移动通信融合技术工业和信息化部重点实验室空地一体新航行系统技术全国重点实验室北京理工大学前沿交叉科学研究院

随着全球卫星导航（Global Navigation Satellite System, GNSS）技术的发展，得益于可用卫星数量的增加和更优的几何分布，多星座全球导航卫星系统定位能为用户提供更为精确的定位结果。近期研究表明，基于因子图优化（Factor-graph Op... 详细信息

随着全球卫星导航（Global Navigation Satellite System, GNSS）技术的发展，得益于可用卫星数量的增加和更优的几何分布，多星座全球导航卫星系统定位能为用户提供更为精确的定位结果。近期研究表明，基于因子图优化（Factor-graph Optimization, FGO）的多系统GNSS定位相较于传统算法呈现出更好的性能。然而，基于FGO的多GNSS定位随机模型的精细化及系统间自适应定权问题仍未充分研究。本文提出了一种基于赫尔默特方差分量估计（Helmert VarianceComponentEstimation,HVCE）的多系统GNSS定位因子图优化方法，通过系统间自适应定权进一步提升复杂城市环境中基于因子图优化的多系统GNSS定位的性能。此外，本文利用抗差算法IGG-III进一步提高了HVCE及FGO状态估计的鲁棒性。在城市环境中的车载测试结果表明，相对于单一FGO方案，本文提出的方法在北向、东向和垂直方向上的多系统GNSS定位精度分别提高了35.4%、8.7%和25.1%。总体而言，本文所提出的方法通过精细化随机模型并实现系统间自适应定权，能够在因子图优化方法的基础上进一步提升复杂城市环境中多系统GNSS的定位性能。

关键词：多系统GNSS定位 Helmert方差分量估计抗差算法自适应定权

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