机场场面运行控制仿真软件开发及关键技术

针对飞行区场面运行控制仿真的需求,在Anylogic仿真平台上设计和开发了基于Petri网的飞行区场面运行控制仿真软件,并用于实现A-SMGCS冲突监控算法。通过分析基于Petri网的场面运行建模与控制仿真需求,确定了软件的功能目标和体系结构。研究了软件实现和开发中的几个关键技术问题,如Petri网模型基本类的设计、面向闭环控制的Petri网模型扩展定义、开环和闭环场面运行Petri网模型的仿真算法设计。某机场飞行区的场面运行控制仿真表明,软件可以完成场面运行的闭环控制仿真,支持实现冲突监控算法。

A-SMGCS滑行道交叉口引导灯控制指令决策方法

为实现A-SMGCS(先进机场场面引导与控制系统)中滑行道交叉口引导灯控制指令的自动决策,提出了一种基于Petri网的控制决策方法.首先应用Petri网构建交叉口运行动态模型,并建立相应的标识控制规范.然后,针对航空器在交叉口资源占用冲突,利用动态模型的优先控制使能变迁来决策引导灯指令,以控制航空器在交叉口的运行顺序,并给出对变迁进行优先控制使能选择的充要条件和遴选算法;构造有色监视器对模型的标识控制规范遵循情况进行监视,并结合优先控制使能变迁遴选算法提出引导灯控制指令决策算法.最后,通过算例说明了交叉口引导灯控制决策方法的有效性.

基于VDL-4技术的机场场面车辆管理系统研究

介绍了VDL-4数据链通信技术与GPS定位技术,并利用其设计了一套实用化的机场场面车辆管理系统。分析了该系统中的车载终端系统采用GPS+航位推算(DR)+地图匹配(MM)技术不仅可以提高系统的定位精度,而且也可以提高抗GPS遮挡能力。由于VDL-4数据链符合ADS-B技术标准,也便于将该系统扩展到飞机上应用,实现统一的场面管理。

机载移动端场面引导软件设计与仿真研究

为了减轻飞行员在繁忙机场场面运行的工作负荷,提升场面运行安全与效率,设计了一种基于移动电子设备运行的场面引导软件。其采用可扩展架构和模块化功能设计,通过无线通信网络与综合场面监视系统交联,实现场面引导功能。仿真测试表明,机载移动端场面引导软件能够为飞机在场面滑行操作提供路径引导信息和冲突告警提示,可提升运行效率和安全性,具有一定的使用价值。

A-SMGCS滑行道冲突预测与避免控制

针对先进机场场面引导与控制系统(Advanced surface movement guidance and control system,A-SMGCS)滑行道冲突预测与避免控制,提出基于事件反馈的闭环控制框架,并重点解决对头冲突预测与避免控制问题。建立滑行道受控着色Petri网模型。提出航空器可控滑行路段概念,并给出其对应子模型的生成规则。利用子模型中环路和环路链,给出无对头冲突的充分必要条件。提出对头冲突避免控制策略,以及适合实时控制的对头冲突预测与避免控制算法。算例表明本文能根据场面状态及时识别对头冲突并实现冲突避免。

基于免疫克隆选择算法的繁忙时刻场面航空器调度优化(英文)

为减少大型枢纽机场拥堵和航空器地面等待,以总调度时间最小为目标,提出了航空器地面滑行调度模型并应用于首都机场航班调度。模型参考经典的车间调度思想,将滑行过程中的3类特殊的场面冲突作为约束条件。针对模型NP难解的特征,设计了免疫克隆选择优化算法求解模型。通过北京国际机场仿真实验表明,相比先到先服务(First-come-first-served,FCFS)策略,本模型将一个高峰时段的航班调度时间减少了13.6min,平均每架航空器的总滑行调度时间减少45.3s,提高了跑道容量和机场运行效率。

高级机场场面活动引导控制系统介绍

一、简介 随着航空运量的迅猛增长．机场规模不断扩大．机场场面活动日趋复杂．已成为影响机场飞行安全、吞吐量和运行效率的重要因素，因此，对机场场面活动目标进行自动化管理已成为世界各国大型机场建设的主要目标之一．为实现这一目标．自20世纪90年代后，

基于EHPN的A-SMGCS机场滑行道运行控制建模

针对先进机场场面引导与控制系统(A-SMGCS)中滑行道运行控制建模,提出一种基于扩展层次Petri网(EHPN)的建模方法。将滑行道分为交叉口和直线段模块,然后对模块内部的航空器行为进行封装,形成基于扩展Petri网的过程层通用模块,并进一步采用同步合成技术建立过程层模型。利用面向Agent的着色赋时Petri网建立决策层通用模块,同时将场面运行控制知识与模块的库所和变迁集成,增强模型的智能决策能力。采用某机场12h滑行道运行数据进行了仿真试验。研究结果表明:基于EHPN模型的仿真,其直线段和交叉口冲突次数分别为6次和11次,滑行道系统总延误为346s,与SIMMOD仿真模型效果相近,因此,该建模方法有效。

基于多智能体系统的飞机滑行路径规划

为解决先进场面活动引导与控制系统中的飞机滑行初始路径规划问题,提出一种基于多智能体系统(multi-agent system,MAS)仿真的方法实现飞机在场面上任意起始点到目的地的最短路径规划.首先,针对传统的有向图模型对机场场面运行刻画不足的问题,提出滑行资源图模型对机场控制区进行建模,既能对机场控制区进行高效建模又使模型不过于复杂.其次,设计最短路径规划多智能体系统,通过飞机Agent在资源节点Agent的繁殖能力与对资源的独占属性限制,实现对资源节点遍历并同时又保证每个节点最多被访问一次;最后,利用Anylogic实现机场场面初始路径规划多智能体仿真系统开发.仿真结果表明,设计的多智能体系统不但能快速计算出最短路径,且路径规划过程直观可视,算法复杂度与Dijkstra算法相同,满足初始路径规划要求.

A3000型A-SMGCS系统场面冲突告警功能研究与应用

A-SMGCS系统,即高级场面引导与控制系统,是国际民航组织推荐使用的机场塔台管制自动化系统,是目前国内枢纽和大型机场塔台运行指挥的重要支撑,能有效解决场面飞机与飞机、飞机与地勤车辆、飞机与障碍物之间的冲突问题,特别是在雨雪、大雾、沙尘等能见度较低的情况下为塔台管制员提供监视和告警辅助支持。近年来,各主流厂家根据机场跑道构成特点和管制运行流程,不断完善和丰富系统功能,优化各类场面冲突告警配置,为新建机场和改建场道提供了解决方案。

基于Petri网的A-SMGCS航空器滑行路由指派

依据A-SMGCS(先进机场场面引导与控制系统)三阶段路由规划策略提出一种基于Petri网的航空器滑行路由指派方法.首先给出一种场面运行时间窗约束Petri网模型构造算法,以及一种基于不变状态的行为演变算法,实现以航空器滑行冲突避免为目标的可行滑行路由求解;其次利用单亲遗传算法、以可行路由解作为初始种群,设计一种新的换位变异混合算子,实现以滑行成本最少为目标的滑行路由指派;最后基于Anylogic平台将所给路由指派方法与实际场面管制中固定路由指派方法进行对比.研究表明,所给方法收敛性良好,能减少航班平均滑行时间和机位推出延误.