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- 基于4D轨迹的航空器地面滑行动态路 径规划及仿真系统研究
- 作者： 周龙 来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： A SMGCS 4D轨迹预测 K条最短路 A*算法 动态路径规划 时间窗 机场场面运行仿真
- 描述： 我国航空运输事业处于高速发展之中,国内各大机场不断扩建,机场的发展越来越需要机场场面实现自动引导及控制,地面滑行航空器的动态路径规划是机场实施自动控制及引导不可或缺的一部分。尤其是当机场场面条件复杂或者天气气象较差乃至恶劣时,对航空器实施动态路径规划至关重要。本文主要研究了地面滑行航空器的轨迹预测模型以及动态路径规划的关键技术,并建立了滑行航空器的动态路径规划仿真系统。静态路径规划算法首先要对场面的结构进行分析并搭建模型,接着基于A*算法的思想,将航空器滑行距离最短作为目标,计算航空器从起始节点到目标节点的K条静态路径,并将其作为可行滑行路径集。基于速度剖面拟合的航空器场面滑行4D轨迹预测的方法,将动态空间规整(Dynamic Space Warping,DSW)算法应用到速度剖面的拟合中,得出一种标称速度剖面的生成方法,并通过建立平均速度修正参数修正不同机型对滑行速度的影响,最后基于动力学平衡方程构造了标称速度到瞬时速度的映射,结合BADA数据实现对瞬时速度的修正。在上述分析的基础上得到航空器场面滑行4D轨迹预测模型。滑行航空器的动态路径规划将K条静态路径作为可行滑行路径集,依次为每条静态路径预测其4D轨迹,同时确保与其他航空器不发生冲突,最后求解出总滑行时间和总等待时延,保留具有最小值的路径作为规划的最优结果。为确保提出的动态路由算法的合理、有效,故设计并实现了动态引导场面航空器滑行的仿真系统加以验证。该仿真系统具有对机场场面运行情况的仿真功能,并成功完成了对航空器4D航迹的预测,同时还实现了动态规划航空器路由的功能。仿真系统基于CAT062报文格式设计了航空器流数据的产生和解析功能,能自动检测路径规划需求,并安排路径,实现机场场面的自动路由。
- 机场场面航空器滑行冲突控制方法及仿真系统研究
- 作者： 安宏锋 来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： A SMGCS Petri网 滑行冲突 控制器设计 助航灯光
- 描述： 随着航空运输业的飞速发展，机场场面竞争日益频繁，给机场的安全、高效运行带来越来越大的压力，实施先进场面引导与控制系统已迫在眉睫。本文主要针对先进场面引导与控制系统中的场面冲突问题，利用助航灯实施解脱引导与控制研究。 首先，本文分析了航空器滑行冲突控制及仿真系统的功能需求和总体框架，并分析了系统各组成模块及本文需要解决的两类冲突问题；其次，将基于Petri网的离散监控理论应用于滑行道相遇、对头冲突等问题的解脱研究，利用Petri网技术对滑行道交叉口、直线段进行场面活动建模，再依据场面运行管制规范建立对应的Petri网模型标识约束，并设计出逻辑互反约束控制器和不等式约束控制器，在此基础上给出了基于变迁使能状态的助航灯控制指令决策；然后，本文利用混杂系统理论对滑行道尾流间隔、禁区闯入及偏离滑行路径冲突等问题进行了研究，提出一种旨在避免滑行冲突的混杂控制模型，并依据航空器运动学方程建立被控对象模型，同时根据场面管制规范对每类可能出现的冲突进行建模并构造观测器，并依据观测到的冲突类型的不同，设计相应的冲突事件控制器综合，在此基础上进行了助航灯光指令生成器设计。最后，依据所研究的场面冲突解脱方法及助航灯控制指令算法，设计了基于PLC 和VC++6.0 的助航灯仿真系统，通过助航灯仿真控制试验，验证了本文冲突解脱方法的可行性。