基于Petri网的A-SMGCS航空器滑行路由与冲突监控理论研究

作者： 朱新平   来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： SMGCS　　滑行路由　　冲突监控　　Petri网   空中交通管制　　机场　　A  

描述： 建立空地一体化的空中交通管理系统，实现无缝隙空管运行，是新一代民用航空运输系统的战略目标之一。先进场面活动引导和控制系统（Advanced Surface Movement Guidance andControl Systems，A-SMGCS）通过监视场面活动目标（航空器和车辆）并展开管制决策，可支持实现机场范围内的无缝隙运行，将在未来空管系统中扮演重要角色。在A-SMGCS模块化实施方案中，滑行路由模块为活动目标提供无冲突滑行轨迹，冲突监控模块防止活动目标违背场面运行管制规则，因而成为A-SMGCS的关键核心模块。但目前A-SMGCS滑行路由和冲突监控研究多针对特定机场展开，缺乏通用性理论。鉴于此，本文建立了人在环路的A-SMGCS场面运行递阶控制结构，将滑行路由和冲突监控集中到统一的层次化结构中，并引入Petri网建模理论和分析方法对它们分别展开研究，形成了较为系统、完善的A-SMGCS滑行路由与冲突监控理论，为A-SMGCS实施提供具有通用性的理论指导。本文主要研究工作包括：提出了包含“滑行路径初始规划”、“滑行路由动态指派”、“滑行路由实时更新”三个阶段的滑行路由规划机制，并对各个阶段分别进行场面运行建模和相应的路由规划算法研究，建立了A-SMGCS滑行路由理论。其中，滑行路径初始规划阶段，在划分场面活动区典型运行单元的基础上，提出了一种场面运行单元扩展赋时库所Petri网(Extended Timed Place Petri Net, ETPPN)，建立了场面ETPPN模型，并给出了基于该模型的滑行路径初始规划方法。场面ETPPN模型库所定义了对应场面单元的管制规则约束，避免了以往活动区节点-路段类模型对管制规则约束描述能力的不足，并引入重构机制实现模型结构的动态调整，实时体现场面运行条件的变化，以支持基于该模型进行初始路径规划的可持续性。然后利用遗传算法并采用ETPPN模型中的变迁激发序列编码染色体，设计了染色体合法性检测与修复算法，以保证所得初始滑行路径的实用性，最终实现滑行路径的初始规划，为航班场面滑行提供多条备选的初始路径。滑行路由动态指派阶段，提出一种场面运行时间窗约束Petri网（Time Windows ConstraintPetri Net,TWCPN）并用于建立场面TWCPN模型，基于该模型给出了一种滑行路由动态指派方法，实现新加入场面运行航班的滑行路由指派，同时调整其它正在滑行航班的路由。场面TWCPN模型库所定义了对应的单元占用时间窗，可以准确描述航空器滑行对交叉口单元的阶段性占用过程。在该模型基础上，以实现路由规划阶段的冲突避免为目标，设计了模型行为演变算法并求解得到可行滑行路由；然后采用单亲遗传算法，用可行滑行路由编码染色体，以最小化航班滑行成本为目标，求解最优或次优滑行路由并完成滑行路由动态指派，避免了以往基于场面运行运筹学模型一味追求最优解、参数多且求解复杂，难以满足实时场面运行的缺陷。滑行路由实时更新阶段，分析了场面运行不确定性特征，并提出一种集成场面态势监测的滑行路由实时更新方法，然后依据该方法针对航班滑行轨迹相对于指派路由推迟占用某一场面运行单元的情形，设计了对应的路由更新算法。所给滑行路由实时更新方法，将优化与反馈结合，采用实时获取的场面态势信息来驱动路由更新，并利用针对不同情形设计的路由更新算法完成滑行路由实时更新。在路由更新算法设计时，针对A-SMGCS监测到航班结束对某一场面运行单元的占用，以及A-SMGCS监测到场面运行的各种不确定情形，分别采用常态路由更新算法和非常态路由更新算法进行路由更新，克服了以往每隔一个固定时段才更新滑行路由，难以实时应对场面各种不确定事件的不足。提出了基于虚拟单元划分和分散协调的冲突监控机制，给出了实现该机制的滑行冲突闭环控制框架，并对框架中的冲突预测与避免、冲突探测与解脱进行实施方案、场面运行建模和控制器设计研究，最终建立了A-SMGCS冲突监控理论。其中，滑行冲突预测与避免方面，提出了一种基于离散事件监控理论的冲突预测与避免实施方案，并给出了该方案中的场面运行过程离散建模方法，以及对头冲突预测与避免控制器的设计方法。在建模场面运行离散过程时，基于已划分的活动区典型运行单元，采用受控Petri网对其建模得到活动区受控Petri网模型，其控制库所可体现外界对场面运行的控制作用，然后采用航空器后续滑行路径对模型中托肯着色，以描述航空器的滑行意图，从而最终得到场面运行受控着色Petri网模型（Controlled Color Petri Net, CCPN）。进一步基于滑行道CCPN模型提出了航空器最小可控滑行路段的概念，并在与其相关的子模型中，依据面向冲突类型、基于产生式规则的冲突预测与避免控制器设计方法，提出了对头冲突预测与避免控制器设计算法，克服了以往基于路由规划提前避免滑行冲突，难以直接控制场面事件的不足。滑行冲突探测和解脱方面，提出了一种基于混杂模型的冲突探测与解脱实施方案，并给出了该方案中的场面运行过程混杂建模方法，以及交叉口冲突探测与解脱控制器的设计方法。定义一种扩展混杂Petri网（Extended Hybrid Petri Net, EHPN），建立场面EHPN模型。该模型中控制库所可体现外界对场面运行的控制作用，而定义在一般库所上的外界环境同步事件以及定义在有向弧上的变迁强制使能条件，则实现了对场面运行混杂状态的实时跟踪。基于所建交叉口EHPN模型，设计了交叉口滑行冲突探测与解脱控制器，通过离散性预警条件和连续性预警条件设计，减少虚警和误警出现的概率，并采用交叉口停止排灯来执行控制器决策的冲突解脱指令，可以直接引导飞行员操纵航空器滑行。

航空发动机FMECA自动化分析技术研究

作者： 王博   来源： 北京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： FMECA   航空发动机   软件   故障分析   可靠性  

描述： 针对故障模式、影响及危害性分析(FMECA)技术在航空发动机可靠性设计中的使用特点,结合面向对象的程序设计、数据结构与算法、数据库设计等技术,实现了航空发动机系统FMECA的自动化.当前中国航空发动机行业可靠性分析与设计过程中普遍存在着可靠性分析经验不足、效率?

典型航空液压管路的流固耦合动力学分析

作者： 王博   来源： 西安电子科技大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空液压管路　　流固耦合　　模态分析　　瞬态分析  

描述： 飞机在总装试飞前需要对飞机各项性能进行地面模拟测试，机载液压系统的测试尤为重要，因此，有必要研制一种结构简单，而又能够模拟飞行中机翼振动对其上液压管路影响效果的试验系统，对机翼液压管路的安全性进行合理试验评估。鉴于此，本文研究了航空管路流固耦合动力学响应的影响因素，最终对试验平台上的一段航空管路进行流固耦合动力学分析。首先，本文研究了流固耦合模态分析方法，并研究讨论了不同流体对航空管路流固耦合模态的影响和不同压力对航空管路流固耦合模态的影响。其次，研究了流固耦合瞬态动力学分析方法，并研究讨论了不同壁厚和不同入口流速对管路单双向流固耦合分析结果的差异，为正确选择流固耦合方式提供依据。最后，对振动试验平台上的一段航空管路进行流固耦合模态分析，并研究了该管路在试验平台振动激励条件下的流固耦合瞬态动力学响应，校核液压管路强度，预测评估了设计的安全性。

基于跨文化视角的顾客抱怨与重购意向研究：以中、英航空业为例

作者： 王博   来源： 东北财经大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 顾客抱怨　　重购意向　　文化差异　　航空服务  

描述： 航空业是提供航空运输服务的服务行业,在我国大多数航空公司营业收入中,客运收入接近总营业收入的85%,因此,航空公司客运经营状况的好坏对于其整体经营状况具有决定性作用。随着航空技术的不断进步,航空业在飞机硬件、飞行安全上的差距正逐渐缩小,航空产品同质化的趋势越来越明显,航空公司间的竞争也日益激烈。而航空公司之间的价格战不但没使航空公司摆脱危机,反而使其陷入更大的经营困境。因此,航空公司从价格竞争逐渐转向服务质量的竞争已成为航空公司发展的重要战略选择,对航空业服务质量进行研究也成为了学术界关注的热点问题。然而,目前航空业顾客对服务质量的总体满意度水平急需提升。美国消费者满意度指数(ACSI)显示,航空客运服务业的顾客满意度水平仍然相对较低,旅客对航空服务满意度的平均水平下降了3个百分点,为2001年以来的最低水平。中国消费者协会发布的《2010年第一季度投诉分析报告》显示,航空运输服务2010年第一季度投诉量同比上升183.3%,处于投诉增幅前列。航空公司的乘客服务工作存在诸多不足,中投顾问最新发布的《2010-2015年中国民用航空业投资分析及前景预测报告》指出,正点率低、餐饮质量差、服务技能低下、乘机手续繁琐、航班不正常原因解释不明、航班不正常时的补偿措施不力是招致旅客不满、投诉的主要原因。保证较高的服务质量是航空公司这种典型的服务性企业的生存之道,也是企业实现持续快速、协调健康发展的重要保证。没有令旅客满意的服务,就不会有稳定的客户流,也就无法实现航空公司竞争力的提升。文化因素是决定人的需求、欲望以及行为的最基本的因素之一。由于不同文化背景下的顾客思维方式、做事风格等的不同,其消费者行为尤其是顾客抱怨行为存在明显的差异。因此,在全球化日益加剧的今天,从跨文化的视角对航空业特别是国际航线服务中不同文化背景下的乘客抱怨行为及重复购买意向进行研究尤为重要。然而,针对航空服务业顾客抱怨行为的跨文化研究目前仍处于起步阶段,特别是针对中国文化背景的实证研究资料仍然匮乏,在中国民航服务产业不断国际化、国际航线乃至洲际航线不断增加的今天,对不同文化背景下顾客抱怨行为进行更为深入的实证研究具有重要的现实及理论意义。本文选取中英(东西方文化发源地)航空业顾客为研究对象,通过对相关研究文献的梳理,提出概念模型并进行了实证研究,从而检验了不同文化背景下的顾客对航空业服务质量的不满意导致顾客抱怨的差异,以及航空业顾客不满意导致的抱怨行为与顾客重复购买意向间的关系。研究发现,中英两国顾客对航空服务业中的因为顾客不满意导致抱怨的行为有着显著差异,比如,个人主义文化背景浓厚的英国消费者更倾向于向航空服务提供商进行抱怨进而查明问题发生的原因,而集体感强烈的中国消费者在遇到了对航空服务不满的情况时却极少直接向航空公司抱怨,其中大部分人更愿意将这种不满传达给自己的朋友和亲属,口口相传使其声誉下降。另外,顾客不满所导致的抱怨行为对其重复购买意向的显著影响也在本研究中得到了验证。本研究针对航空服务业中消费者因不满导致的抱怨行为与重复购买意向的关系进行了Spearman’s Rank Order Correlation检测,相关系数显示两者的Correlation Coefficient values为-0.390,也就是说因不满意导致的顾客抱怨行为与重复购买意向两者为负相关关系,且关联度为中等。换言之,消费者对所经历的航空服务越不满则选择再购买该航空公司服务的几率越低。最后,本文对本项研究的理论分析和实证研究结果进行综合讨论,探讨了本文的不足之处,并对该问题的后续研究进行了展望。

基于航空器滑行特征的机场热点识别算法研究

作者： 潘卫军   熊锋   邱文彬   朱新平   来源： 自动化技术与应用 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 滑行速度特性　　滑行畸态　　场面监视数据　　热点识别  

描述： 机场热点是机场最容易发生安全冲突的位置点之一,而航空器滑行特征与机场热点具有相关性。航空器场面滑行过程是一个近匀加速、近匀速、近匀速转弯的重复变换过程,为了机场生产能够安全运行,对航空器场面滑行轨迹进行建模,基于场面监视雷达数据对航空器滑行速度特性进行研究。根据航空器滑行速度调整特征,建立航空器滑行畸态识别模型。最后结合我国中南某机场场面雷达监视数据进行仿真验证,其结果与专家反馈意见和实际管制运行情况一致,验证了热点识别方法的合理性和准确性。

基于Petri网的A-SMGCS航空器滑行路由指派

作者： 朱新平   唐志星   夏正洪   来源： 信息与控制 年份： 2016 文献类型 ： 期刊 关键词： 空中交通　　先进机场场面引导与控制系统　　冲突避免　　滑行路由指派　　时间窗　　Petri网  

描述： 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.