摘要：【目的】缆机是高拱坝建设中的主要施工机械之一,然而复杂的交叉作业和大风等不利环境为缆机的安全运行带来了巨大挑战。针对上述问题,基于实时采集的缆机定位监测数据,预测吊罐未来的运行轨迹,以吊罐与其他施工实体之间的距离以及距离变化速率定义碰撞概率,并以此实时分析吊罐的未来运行轨迹,为缆机防撞控制以及避障方案选择提供数据基础。【方法】首先,根据缆机的实时监测数据分析缆机的运行趋势,预测小车在未来一段时间内的运行轨迹,并综合考虑缆机速度变化和大风环境对吊罐的影响,进而计算吊罐的预测运行轨迹;其次,计算吊罐在预测运行轨迹上与其他施工实体之间的最小距离以及最小距离变化速率,据此计算吊罐在预测运行轨迹上与其他施工实体发生碰撞的概率;最后,取两段白鹤滩水电站吊罐的实测运行轨迹计算其预测运行轨迹,分别计算碰撞概率并进行对比分析,以验证该碰撞概率分析模型的有效性。【结果】结果显示,预测运行轨迹碰撞概率与实际运行轨迹碰撞概率的平均绝对误差为0.36%,均方误差为0.0010%。【结论】结果表明,可以使用该模型实时分析缆机的碰撞概率,为缆机防撞控制和路径优化提供数据支持。

摘要：基于“不允许碰撞”的设计思路,建立了跨接管单元对的碰撞极限状态方程,并结合Blevins尾流干涉模型建立了整体耦合模型。分别采用Gumbel极大值分布和三参数Weibull分布对间距极值序列进行拟合,考虑跨接管外径的随机性,通过最小二乘法和灰色模型-极大似然法以及一次可靠度方法对不同工况下的碰撞概率进行了验证分析。结果表明,两种分布类型和参数估计方法均能对间距极值序列有较好的拟合效果;流速和初始阻力系数的减小、上端初始间距的增大都会导致跨接管碰撞概率的减小。论文所提出的分析流程和方法可为尾流干涉下海洋立管的碰撞概率分析提供参考。

摘要：针对携带电推进等小推力推进系统工作的航天器,提出一种利用连续推力调相机制的在轨碰撞规避机动策略。首先,采用混沌多项式展开方法对初始状态不确定性的航天器碰撞概率进行分析,并以此作为碰撞规避策略的评价指标;进而推导了一种适用于小推力的轨道机动的解析解。利用这一解析结果可以提出一种新的避碰方法,即通过航天器轨道相位的微调减小航天器碰撞概率,并且在机动后能够迅速恢复原轨道相位。数值仿真表明:基于所提出的避碰机动策略,可以在较短时间内减小碰撞概率。数值仿真还揭示了避碰时间、燃耗和推力加速度之间的关系。

摘要：为确保常泰长江大桥建设和服役安全,对大桥进行船撞抗力研究及安全性评估。采用单位荷载法计算各涉水下部结构船撞抗力及其船撞破坏控制模式;基于船-桥碰撞概率模型得到各墩碰撞概率,明确常泰长江大桥船撞风险等级,通过对比数值模拟和经验公式计算的船撞力,确定设防船型碰撞各下部结构船撞力;以船撞安全系数和实际防撞吨位为指标进行船撞安全评估。结果表明:1~4号墩船撞破坏模式均由碰撞截面抗剪强度控制,5号和6号塔船撞破坏模式均由基底地基竖向承载力控制;在目前船舶流量下全桥船舶年碰撞概率为1.58次/年,与同类桥梁相比船舶碰撞风险较低且处于安全可控水平,大桥孔跨布置和航道规划合理;全桥涉水下部结构船撞安全系数为1.10~6.54,各下部结构实际防撞吨位均大于相应设防船型吨位,常泰长江大桥涉水下部结构抗船撞性能满足要求。

摘要：论文分析了三维空间中潜艇交会过程的特点。在此基础上,提出了基于误差分析的潜艇碰撞概率的计算模型,编制了碰撞概率计算程序。通过多个虚拟碰撞目标算例,对潜艇碰撞概率计算方法作了进一步验证。研究了各参量对碰撞概率的影响,揭示交会过程中潜艇碰撞概率与各个交会参量之间的关系。其结果对于其它水下航行体也具有借鉴意义。

摘要：为了提高数控机床切削工件时的稳定性,提出一种基于碰撞概率的数控机床载荷稳定性估计方法。对数控机床切削的轨迹进行建模,提取刀具运行轨迹的特征点,利用剪枝法对聚类树进行剪枝处理,获得刀具运行轨迹的尺度特征,并依此为依据,利用蒙特卡洛对刀具与工件的碰撞概率进行仿真,计算不同运行轨迹中发生碰撞的概率。仿真实验结果表明,改进算法能够对数控机床稳定性进行准确分析,效果令人满意。

摘要：针对Walker星座的碰撞问题,在狭义碰撞的基础上,设计一种Walker星座碰撞检测模型。该模型考虑星座实际在轨构型发散与维持偏差,给出了Walker星座构型维持条件下的广义碰撞检测与碰撞概率计算方法,并提出了表征Walker星座构型防碰撞性能的安全度系数。利用该检测模型,在进行Walker星座设计时不仅可以避免狭义碰撞,还可以实现星座在构型维持阈值内的广义碰撞安全性分析,实现星座构型择优。通过案例仿真分析,证明了该系统模型的可行性及可靠性。

摘要：随着无人机应用的快速增长,机场附近和空域已发生了很多重大航空事故和危险征候,无人机的无序飞行对航空运输安全构成了巨大的潜在威胁。以典型轻型无人机和某型商用飞机及其风挡为研究对象,通过有限元仿真方法得到无人机在最严酷姿态下与飞机风挡最薄弱位置碰撞损伤等级及相应的冲击能量区间,以此保守划分损伤严重性等级。在无空中交通指挥干预的情况下无人机与飞机相互独立运动,考虑两机之间的水平最小安全间隔、侧向最小安全间隔以及垂直最小安全间隔的联合约束,通过蒙特卡洛仿真得到无人机与飞机的碰撞概率,并确定碰撞可能性等级。基于损伤严重性等级和碰撞可能性等级的不同组合形成无人机与飞机风挡碰撞的较为保守的定性风险矩阵。研究结果总体表明:在120 m飞行高度下,两机距离超过3600 m且在典型的俯仰角和航向角工况下发生碰撞风险及其损伤程度较小,否则发生碰撞风险较大且损伤程度较严重。研究结果为无人机的规范性设计制造、局方对无人机运行管控的政策制定以及无人机与载人飞机在同一空域运行的风险评估提供理论依据和实践参考。

摘要：队形重构技术是卫星编队飞行领域研究关键问题之一。多颗卫星近距离编队队形初始化、队形调整及重构,卫星之间相对距离变化带来碰撞问题不可忽视。根据卫星间相对位置关系建立队形重构过程中碰撞概率函数表征该过程碰撞发生可能性,研究表明故障卫星的初始相位角及备份卫星进入编队的初始角度对碰撞概率有较大影响。根据Lyapunov稳定性理论设计改进LQR控制器,在保证队形调整控制精度不需增加过多调整时间及能量消耗的同时,可有效降低碰撞概率。碰撞概率计算方法、控制器设计及所得相关结论,对研究卫星编队队形重构过程星间防止碰撞问题具有一定意义。

摘要：针对当前交会轨迹安全分析缺乏有效的定量评价方法,研究提出了两种考虑实际交会过程导航偏差和控制偏差的安全性定量评价指标,分别是交会过程中任意时刻失效后追踪器的位置误差分布3σ椭球与目标器控制区域的最小距离和两个飞行器的最大瞬时碰撞概率。研究了这两个指标的快速简化计算方法;并基于协方差分析描述函数法(CADET),建立了非线性交会下考虑导航偏差和控制偏差的相对状态及其协方差矩阵的传播模型。通过两个仿真算例验证了两个指标的合理性、快速性和准确性,并且可适应于在线轨迹安全性分析和一般情况下的线性和非线性交会安全轨迹设计。