复杂因素影响下舰载机着舰短期航迹预测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61603110
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0603.机器学习
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Landing signal officer (LSO) is the safety guarantor of carrier-based aircraft landing. However, LSO directs carrier-based aircraft landing on issues like poor adaptability to the environment and being easily influenced by subjective factors. Carrier Landing Approach Decision Aid, which is an alternative solution to LSO directing, has the advantage of higher autonomous and adaptation to the environment, it is the future developmental trends of carrier landing security assurance. Carrier landing short-term path autonomous prediction is the kernel of Carrier Landing Approach Decision Aid, precision short-term path prediction is the basis of the high reliable Carrier Landing Approach Decision Aid and is the fundamental guarantee of carrier landing safety. Since the existing flight path prediction approaches are unable to combined characterization the complicated factors, such as carrier velocity, deck motion, carrier airwake, natural environment and pilot skill, the prediction accuracy can’t meet the safety margin of carrier landing. It is the constraint of carrier landing development and applying. This research aiming at the complicated factors of carrier landing, will propose a novel path prediction approach which is in lazy learning pattern. The novel path prediction approach will select the reference paths dynamically by real-time matching the current paths with database paths, so the complicated factors of carrier landing will be implied in the reference paths, after that the variable structure prediction model with the characteristic input structure will be set up basing on the reference paths, then the goal of improving the on fly short-term path prediction accuracy of carrier landing will achieve.
着舰指挥官是着舰安全性的保障者,但人工指挥着舰存在环境适应性差、易受主观影响等问题。着舰辅助决策系统可替代着舰指挥官,具有自主性高、环境适应性强等优点,是着舰安全性保障的未来发展趋势。着舰短期航迹自主预测是着舰辅助决策系统的核心,高精度短期航迹预测是着舰辅助决策系统高可靠性的基础,是着舰安全性的根本保证。然而,现有飞行航迹预测方法缺乏对航母速度、甲板运动、舰尾流场、自然环境、飞行员技能等复杂着舰影响因素的综合表征能力,航迹预测的准确性无法满足着舰安全裕度要求,制约了着舰辅助决策系统的发展和应用。本项目针对着舰复杂因素的影响,拟提出一种懒惰航迹预测方法,通过舰载机当前航迹与数据库航迹的多因素实时匹配动态选取参考航迹,将复杂因素的影响蕴含于参考航迹中,进而基于参考航迹在线建立带有特征输入结构的变结构预测模型,达成提高舰载机着舰航迹在线预测精度的目的,为舰载机着舰安全性的自主保障提供理论基础。

结项摘要

预测舰载机的未来着舰航迹,进而预先修正着舰航迹,是避免撞舰事故、保障着舰安全性最直接、有效的手段。目前着舰安全保障主要由着舰指挥官(LSO)预测未来2秒的着舰航迹,并以此为依据给出航迹修正指令。然而人工着舰航迹预测对LSO的技能要求极高,受能见度影响大、且预测结果因人而异。建立舰载机着舰航迹在线预测模型,利用舰载雷达的测量数据实现着舰航迹的高精度在线预测是替代人工航迹预测解决上述问题的有效途径,同时着舰航迹预测也是着舰安全保障的自动化、自主化的发展方向。根据着舰航迹预测的高精度需求,如何体现着舰航迹的不确定动态特性是研究的难点,也是提高预测精度的关键。现有基于机器学习的飞行航迹预测方法都采用离线学习算法,即利用历史数据建立统计意义模型,这种模型只反应航迹的普遍规律,无法体现预测航迹的局部动态特性,相比之下,在线预测模型利用多个局部最优预测模型逼近全局最优预测模型,具有预测精度高、泛化能力稳定的优点。据此,针对着舰航迹的显著动态特性,我们提出一种基于航迹匹配的着舰航迹在线预测模型(OTPMT),该模型通过航迹匹配在线获得训练航迹集,利用少量训练航迹在线建立航迹预测模型。其中为了缩短算法的复杂度和建模时间,我们将航迹匹配蕴含于历史着舰航迹的存取过程中,提出一种基于数据容器的航迹快速匹配方法。为了使在线模型同时体现航迹的全局普遍特特性和局部动态特性我们,将批量学习算法和RBF结构参数在线调整方法相结合,提出基于小样本批量学习的LM在线预测模型。仿真实验表明ON-TP-MP能够满足指挥决策对航迹预测的需求。对比分析了OTPMT和离线预测模型的性能,得到OTPMT在预测精度上和动态环境适应能力均优于离线预测模型模型的结论。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(2)
基于动态递归神经网络的自动着舰系统设计.
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱齐丹;杨智博;鲁鹏
  • 通讯作者:
    鲁鹏
舰载机弹射起飞过程弹射杆受力与安全性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    华中科技大学(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱齐丹;鲁鹏;杨智博;王立鹏
  • 通讯作者:
    王立鹏
抑制尾流扰动的舰载机纵向自动着舰预测控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    计算机仿真
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王立鹏;王立辉;张智;朱齐丹
  • 通讯作者:
    朱齐丹
Intelligent power compensation system based on adaptive sliding mode control using soft computing and automation
基于软计算和自动化的自适应滑模控制的智能功率补偿系统
  • DOI:
    10.32604/csse.2019.34.179
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    COMPUTER SYSTEMS SCIENCE AND ENGINEERING
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    朱齐丹;杨智博
  • 通讯作者:
    杨智博
Longitudinal automatic carrier landing system guidance law using model predictive control with an additional landing risk term
使用带有附加着陆风险项的模型预测控制的纵向自动航母着陆系统制导律
  • DOI:
    10.1177/0954410017746432
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Journal of Aerospace Engineering
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    王立鹏;张智;朱齐丹;董然
  • 通讯作者:
    董然

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其他文献

金川矿区岩石的膨胀和软化特性试验及分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹平;张向阳;李丽娟;张雯;刘业科
  • 通讯作者:
    刘业科
城市双修视野下乌兰浩特老城区街道体系优化策略
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
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  • 通讯作者:
    蒋蕾莉
光纤气泡压力传感特性测试及误差分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    张雯;李昊业;何巍;董明利;祝连庆
  • 通讯作者:
    祝连庆
青藏高原东部土壤湿度变化及其与中国降水的关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张雯;王磊
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    王磊
瘦素对大鼠主动脉血管平滑肌细胞增殖和移行的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国组织化学与细胞化学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾和松;王咏雪;陈娟;张雯;冯友梅;周洁
  • 通讯作者:
    周洁

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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