机场场面航空器滑行路由规划及三维仿真研究.pdf

中图分类号:V351 论文编号:1028707 12-S018
学科分类号:082302


硕士学位论文

机场场面航空器滑行路由规划及
三维仿真研究


研究生姓名王翀
学科、专业交通信息工程及控制
研究方向先进场面引导与控制系统
指导教师汤新民副教授


南京航空航天大学
研究生院民航学院
二О一二年一月
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
The Graduate School
College of civil aviation

Research on Taxiing Route Planning of
Surface Aircrafts and 3D Simulation System


A Thesis in
Traffic Information Engineering and Control
by
Wang Chong
Advised by
Associate Prof. Tang Xinmin
Submitted in Partial Fulfillment
of the Requirements
for the Degree of

Master of Engineering

Jan, 2012
承诺书

本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进
行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致
谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成
果,也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位
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本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部
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等复制手段保存、汇编学位论文。
(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)





作者签名:
日期:
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
航空运输业持续快速发展和机场不断的扩建对机场场面的运行控制提出了更高要求。为了提
高机场运营效率及各种天候下的运行能力,实施先进场面引导与控制系统已迫在眉睫。本文主要
研究了先进场面引导与控制系统中的路径规划关键技术及基于 Java3D 的仿真系统的设计与实现。
本文首先根据 9830 文件提出了路径规划系统的两阶路径规划框架及基于 Java3D 的机场三维
仿真系统框架。其次,根据机场场面结构模型建立了基于 Petri 网的机场场面活动模型。实现了基
于该模型的静态路径规划及动态路径规划算法。静态路径规划算法以滑行时间最短为目标,先计
算出从起始库所到场面活动模型中其他各库所的滑行时延,再从目的库所向起始库所回溯,根据
回溯中不同路径库所时延的增量算出静态预选路径集。接着,利用 Petri 网变迁优先激发约束及线
性不等式约束,定义了场面活动控制规范及航空器在交叉口的运行顺序,将场面航空器的冲突转
化为状态禁止问题,从而使建立的场面活动 Petri 网模型满足机场运行规则。最后将静态预选路径
作为可行解,根据场面活动模型,依次为每条静态预选路径求解满足场面活动控制规范的关键事
件轨迹并推算航空器各段的滑行时间窗,根据滑行时间窗计算航空器的等待时延并取等待时延最
少的静态预选路径作为动态路径规划的最优解,传递给进离场航空器。
机场三维仿真系统首先使用 3DMax 完成机场场景模型建模,并将模型按树形结构组织。三
维仿真系统生成进离场仿真飞机流,将规划的路径分配给进离场航空器。其次,系统将场面航空
器的实时运行情况传递给机场场面引导与控制系统并接收其反馈指令,实时调整场面航空器的运
行状态,完成机场上的航空器运动状况实时仿真。


关键词:A-SMGCS,Petri 网,机场场面路径规划,机场场面三维仿真,场面活动控制规范,关
键事件轨迹
I
机场场面活动路径规划及三维仿真研究
ABSTRACT
The continuous increase of air transportation and the expansion of airports bring up higher
demanding of airport surface operation and controlling. To guarantee safety of surface movements and
improve the efficiency of airpor