空中交通CPS结构特性及韧性评估

针对空中交通体系结构复杂、耦合性强、脆弱性高的特点,为缓解因受扰导致的级联失效现象,对其结构韧性进行研究。建立了空中交通信息物理系统(CPS)模型,提出同层度与层间度、同层介数与层间介数等指标,分析级联失效过程;提出空中交通CPS韧性的概念,并采用定量评估方法对受损能力和恢复能力进行度量;对比不同扰动-恢复策略下的空中交通CPS表现,制定最佳恢复策略,提高受扰时的韧性。以华东地区空中交通CPS为例进行分析,结果表明:空中交通CPS网络度分布服从幂率分布,介数服从指数分布;在基于介数度值扰动下,采用介数恢复策略可以有效提高受扰时空中交通CPS的韧性。

交通CPS体系结构设计

为进一步推动智能交通系统的发展,缓解交通拥堵、交通安全等带来的一系列问题,拟将信息物理融合系统运用于现代交通系统中,利用信息物理融合系统计算、通信与控制的高度融合的特点,实现对交通系统的实时感知、动态控制与信息服务。在智能交通系统(ITS)的基础上,结合信息物理融合系统的特点,提出了交通CPS的层次结构模型,模型细分为感知层、计算层、控制层、网络层和应用层等5个层次,并详细分析了每个层次的主要特点及在整个模型中的作用。在此基础上以车辆实时诱导系统为例介绍了交通CPS层次结构模型各个层次之间的协同工作流程,最后简单概述了交通CPS研究面临的主要挑战。该模型作为后续对交通系统研究的基础,为推动智能交通系统的进一步发展,具有重要的指导意义。

苏州轨道交通CPⅢ平面控制网仿真计算

城市轨道交通轨道控制网(CPⅢ)是轨道铺设和运营维护的基准,具有测设精度高、多余观测数多、使用方便、控制点易保存等特点。本文分析了CPⅢ控制网测量误差来源,基于苏州轨道交通隧道贯通控制点施工成果与第三方成果差值的限差,推导了苏州轨道交通CPⅢ控制网起算点的中误差;根据苏州轨道交通盾构隧道限界图及实测CPⅢ数据、第三轮线网隧道洞径,构建了多种纵横向点对距离的苏州轨道交通CPⅢ仿真控制网;对仿真控制网进行间接平差计算,得出了隧道洞径增大可提高CPⅢ相邻点间的相对点位精度、CPⅢ点对纵向间距不宜超过80 m等结论,对苏州轨道交通CPⅢ控制网的布设、施测具有参考意义。

基于改进K-shell算法的空中交通信息物理系统节点排序

为精确识别空中交通信息物理系统(cyber physical system,CPS)节点影响力,依据空中交通管理系统信息网络和物理网络的深度耦合关系,结合复杂网络理论,构建空中交通CPS,并对原有K-shell算法进行改进,重新定义了加权度指标。通过改进K-shell算法分别对华东空中交通CPS信息网的管制席位与物理网的航路点影响力进行排序,同时与度、度中心性、介数中心性、接近中心性、特征向量中心性、K-shell等排序方法进行对比,证明了改进K-shell算法能够有效识别网络中节点的影响力,特别是对航路网这种无标度航空网络的节点影响力识别,改进K-shell算法计算结果比其他方法更为精确。最后,对空中交通CPS信息网与物理网的影响力进行分析,证明了信息网中影响力大的管制席位管理的扇区,所辖航路点影响力也偏大,因此应保护影响力大的节点,尽可能避免节点失效引发空中交通CPS网络大面积瘫痪,减少航班延误的发生。