本文關(guān)鍵詞：基于多Agent仿真的空中交通運行沖突風(fēng)險評估

  更多相關(guān)文章： 空中交通管制 多Agent系統(tǒng) 航跡生成 沖突探測與解脫 風(fēng)險場景識別 沖突風(fēng)險評估

【摘要】：近年來,空中交通需求日益增長,而現(xiàn)有的空中交通管制保障能力有限,需求與供給的矛盾日益突出。無論是調(diào)整現(xiàn)有交通系統(tǒng)中的空域結(jié)構(gòu)、航路航線等元素還是采用新技術(shù)新概念都需要事先做安全評估,查找潛在的危險因素。空中交通系統(tǒng)屬于復(fù)雜系統(tǒng),利用計算機(jī)進(jìn)行空中交通運行仿真是重要的研究手段。然而現(xiàn)有的仿真工具有兩個不足,其一,基于單機(jī)的集中式仿真難以勝任大規(guī)模微觀仿真;其二,傳統(tǒng)的仿真系統(tǒng)難以模擬空中交通運行中多個實體之間的信息交互。針對這兩個問題,本文研究了將分布式人工智能——多Agent技術(shù)應(yīng)用于空中交通運行仿真,開發(fā)出基于多Agent的空中交通運行仿真原型系統(tǒng),用以對我國空中交通運行中存在的沖突風(fēng)險場景進(jìn)行識別及評估。論文首先在對Agent理論研究的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了基于多Agent的空中仿真系統(tǒng)的基本框架,詳細(xì)設(shè)計了航空器Agent、空管自動化Agent和管制員Agent的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及三者之間的通信關(guān)系。然后,提出了基于BADA以及航空器意圖的航空器軌跡生成模型。通過建立標(biāo)準(zhǔn)的航空公司爬升、下降、巡航剖面,聯(lián)合氣象因素,對航空器從起飛到落地的全過程的水平運動、垂直運動、推力阻力變化、構(gòu)型變化、油耗等方面進(jìn)行細(xì)致化描述。緊接著,在對實際管制實施流程進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上,提出了基于航空器意圖的沖突探測算法,并根據(jù)ICAO對航空器沖突類型的分類,設(shè)計每一類沖突的調(diào)配策略。針對如何模擬終端管制員常用的航跡引導(dǎo)策略,提出了基于歷史軌跡聚類的管制意圖探測算法,可以為終端區(qū)航空器之間的間隔調(diào)整以及排序提供備選方案。接下來,基于上述系統(tǒng)設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)建模,利用JADE平臺,Java編程語言開發(fā)了仿真原型系統(tǒng),該系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)全國范圍的空中交通微觀仿真。最后,利用所開發(fā)的原型系統(tǒng)對全國一天航班運行進(jìn)行了仿真。在對仿真過程中所記錄的沖突數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,從宏觀的角度對沖突的類型分布、時間分布、扇區(qū)分布進(jìn)行了分析,并從同向、逆向、交叉沖突三個方面對風(fēng)險場景進(jìn)行了識別。針對具體沖突場景,定義了沖突率、沖突嚴(yán)重程度、沖突風(fēng)險、總沖突風(fēng)險等指標(biāo),從戰(zhàn)術(shù)運行層面實現(xiàn)了對沖突風(fēng)險的微觀評估。
【關(guān)鍵詞】：空中交通管制 多Agent系統(tǒng) 航跡生成 沖突探測與解脫 風(fēng)險場景識別 沖突風(fēng)險評估
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V355.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 注釋表13-14
• 第一章 緒論14-19
• 1.1 研究背景與意義14-15
• 1.2 研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 沖突風(fēng)險研究方面15-16
• 1.2.2 基于多Agent的空中交通仿真方面16-17
• 1.3 本文的研究工作17-19
• 第二章 基于多Agent的空中交通運行仿真19-30
• 2.1 Agent的理論與體系結(jié)構(gòu)19-21
• 2.1.1 Agent的定義和屬性19
• 2.1.2 Agent的體系結(jié)構(gòu)19-21
• 2.2 多Agent系統(tǒng)簡介21-23
• 2.2.1 多Agent系統(tǒng)概述21
• 2.2.2 多Agent系統(tǒng)的應(yīng)用21
• 2.2.3 JADE框架研究21-23
• 2.3 關(guān)鍵Agent的設(shè)計及通信23-29
• 2.3.1 航空器Agent的設(shè)計23-25
• 2.3.2 空管自動化Agent的設(shè)計25-26
• 2.3.3 管制員Agent的設(shè)計26-28
• 2.3.4 Agent之間網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 航空器軌跡生成模型30-40
• 3.1 航空器運動模型30-34
• 3.1.1 垂直運動模型30-31
• 3.1.2 水平運動模型31-33
• 3.1.3 參數(shù)模型33-34
• 3.2 航空器意圖模型34-37
• 3.3 四維軌跡生成模型37-38
• 3.4 四維軌跡生成仿真38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 管制員的行為建模40-56
• 4.1 管制實施流程40-41
• 4.2 沖突的分類及其調(diào)配策略建模41-45
• 4.2.1 同航跡飛行沖突及調(diào)配41-43
• 4.2.2 逆向航跡飛行沖突及調(diào)配43-44
• 4.2.3 交叉航跡飛行沖突及調(diào)配44-45
• 4.3 基于歷史數(shù)據(jù)聚類的管制意圖構(gòu)建45-52
• 4.3.1 雷達(dá)軌跡特征45-46
• 4.3.2 轉(zhuǎn)彎點聚類46
• 4.3.3 雷達(dá)軌跡聚類46-47
• 4.3.4 平均航跡構(gòu)造47-48
• 4.3.5 實例驗證48-52
• 4.4 基于航空器意圖的沖突探測52-55
• 4.4.1 沖突探測的輸入?yún)?shù)52
• 4.4.2 沖突探測算法52-54
• 4.4.3 沖突探測算法的驗證54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 基于多Agent空中交通運行仿真原型系統(tǒng)56-69
• 5.1 仿真環(huán)境構(gòu)建56-61
• 5.1.1 開發(fā)環(huán)境56
• 5.1.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計56-60
• 5.1.3 空域環(huán)境構(gòu)建60-61
• 5.2 原型系統(tǒng)模塊集成61-65
• 5.2.1 系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)61-62
• 5.2.2 系統(tǒng)的功能介紹62-63
• 5.2.3 系統(tǒng)的模塊集成63-65
• 5.3 系統(tǒng)界面65-68
• 5.3.1 主控界面65-66
• 5.3.2 航空器Agent界面66-67
• 5.3.3 空管自動化Agent界面67
• 5.3.4 管制員Agent界面67-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 基于多Agent仿真的沖突風(fēng)險評估69-81
• 6.1 沖突風(fēng)險的宏觀分析69-74
• 6.1.1 沖突類型分布69-70
• 6.1.2 沖突時間分布70
• 6.1.3 沖突扇區(qū)分布70-72
• 6.1.4 沖突場景識別72-74
• 6.2 沖突風(fēng)險的微觀評估74-80
• 6.2.1 沖突風(fēng)險指標(biāo)74-76
• 6.2.2 沖突風(fēng)險評估76-77
• 6.2.3 實例驗證77-80
• 6.3 本章小結(jié)80-81
• 第七章 總結(jié)與展望81-82
• 7.1 總結(jié)81
• 7.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-87
• 致謝87-88
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文88-89
• 附錄89-93
• 附錄 1： 部分航班飛行計劃89-91
• 附錄 2： 部分沖突記錄91-93

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周其煥;空中交通發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與前景[J];中國民航學(xué)院學(xué)報;2004年04期

2 牛一帆;;空中交通發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與前景[J];中國新通信;2013年13期

3 丁峰,賀爾銘,張加圣,吳盤龍;空中交通自動化管理中飛機(jī)等待隊列的排序算法[J];中國民航飛行學(xué)院學(xué)報;2000年04期

4 劉偉勛;未來飛行中心與空中交通的虛擬管制[J];國際航空;2002年05期

5 Douglas Gentenbein ,藍(lán)_g祥;解放天空[J];世界科學(xué);2002年08期

6 孫毅;未來飛行導(dǎo)航和空中交通系統(tǒng)的發(fā)展[J];航空維修與工程;2003年05期

7 王超;空中交通網(wǎng)絡(luò)管理的概念與策略研究[J];中國民航學(xué)院學(xué)報;2003年06期

8 羅帆,金占濤,余歡,霍志勤;我國空中交通安全管理問題的實證分析[J];中國民用航空;2005年10期

9 丁松濱;石榮;施和平;;基于系統(tǒng)動力學(xué)的空中交通系統(tǒng)安全管理研究[J];交通運輸工程與信息學(xué)報;2006年04期

10 閻威;張兆寧;;空中交通數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件的研究與開發(fā)[J];控制工程;2007年S1期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王世錦;孫樊榮;;談空中交通警戒與防撞系統(tǒng)的缺陷[A];第二屆中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2006年

2 龐鑫鋒;;小班語言活動《小小飛行員》[A];河北省教師教育學(xué)會優(yōu)秀課題成果論壇論文集[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;美國各大航空公司要求美政府斥資四十八億改進(jìn)空中交通管制系統(tǒng)[N];東方航空報;2001年

2 張忠霞;美國空中交通將換代兩大公司新結(jié)盟[N];人民日報;2007年

3 新華社記者 王振華;細(xì)微處“摳門”：美低票價航空公司盈利秘訣[N];新華每日電訊;2004年

4 記者甘勃;解決空中交通擁堵刻不容緩[N];大眾科技報;2011年

5 趙鴻盛;空中交管未來更精準(zhǔn)安全[N];人民日報;2012年

6 本報記者 孟瀚禹 陳頤;合作共筑中阿空中交通樞紐[N];經(jīng)濟(jì)日報;2014年

7 本報通訊員 魏凱;“空中交通警察”是怎樣煉成的？[N];中國民航報;2011年

8 馬越乾;全球空中交通堵塞嚴(yán)重[N];國際金融報;2001年

9 記者 涂露芳;“奧運支路”新航路正式開通[N];北京日報;2008年

10 中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計研究院 葛立敏 劉遠(yuǎn)恒 楊沛斌;基于模型的系統(tǒng)工程在TCAS設(shè)計中的應(yīng)用[N];中國航空報;2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王世錦;空域分類關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 曲玉玲;空中交通碰撞風(fēng)險建模研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

3 田勇;空中交通流量管理關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 田文;基于不確定需求預(yù)測的概率空域擁擠管理方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2012年

5 岳仁田;空中交通流量管理系統(tǒng)危機(jī)處置的理論建模與控制優(yōu)化[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭樂;基于多Agent仿真的空中交通運行沖突風(fēng)險評估[D];南京航空航天大學(xué);2015年

2 王琦;面向?qū)ο蟮目罩薪煌ㄟM(jìn)程仿真技術(shù)及應(yīng)用[D];中國民航大學(xué);2008年

3 何毅;空中交通復(fù)雜度參數(shù)模型的研究[D];同濟(jì)大學(xué);2007年

4 顧博;民機(jī)空中交通防撞系統(tǒng)算法及仿真研究[D];上海交通大學(xué);2012年

5 張瑩;機(jī)場地面空中交通容量評估系統(tǒng)的進(jìn)一步研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

6 黃衛(wèi)芳;北京首都國際機(jī)場空中交通容量評估系統(tǒng)[D];南京航空航天大學(xué);2003年

7 尤杰;空中交通通用仿真評估技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];南京航空航天大學(xué);2009年

8 王艷軍;區(qū)域空中交通容量動態(tài)評估研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

9 宋卓希;基于混雜多智能體系統(tǒng)理論的空中交通網(wǎng)絡(luò)建模、分析與仿真[D];北京工業(yè)大學(xué);2013年

10 靳英燕;關(guān)于我國民航空中交通管理系統(tǒng)體制改革問題的思考[D];西北大學(xué);2003年

，

本文編號：999017