空中交通流运行系统稳定性初探

论文摘要

空域中的航路航线构成航空交通网络,飞机流在航空网络中流动构成了空中交通流运行系统(ATFOS),为保证其安全稳定的高效运行所建立的流量管理系统则是空中交通流量管理系统(ATFMS)。ATFOS稳定性理论能为我国ATFMS的建立、安全高效管理以及系统维护提供科学的理论依据,对保障ATFOS安全稳定的有序运行,充分利用现有设施和空域资源具有重要的意义。本论文主要研究空中交通流运行系统的稳定运行理论。由于ATFOS是一个大系统,具有结构复杂、随机因素和不确定因素多等特点,因此在研究其稳定性前需对系统结构及其运行方式进行分析。本文在对国外空中交通流量管理系统介绍的基础上,基于多Agent技术构建了我国三级ATFMS组织结构及其运行结构,将多Agent应用到空中交通流量管理系统,可有效提高系统的动态环境适应性和自治性,降低系统设计与实现的复杂性,为建设流量管理系统提供了新的思维模式。应用堵塞流理论分析了航路网络系统结构稳定性,并提出了改善航路网络结构稳定性的措施,能为空中交通流量管理提供技术和决策支持。参考电力系统、道路交通流相关理论对空中交通流运行系统的稳定性进行分析,得出了系统稳定性条件;并研究了系统稳定性在人为因素、容量评估和安全间隔中的应用。稳定性研究的最终目的是为空中交通流量的管理提供技术指导和支持,文章最后根据稳定度对系统进行状态划分,应用转移概率理论研究ATFMS的状态转移以确定影响系统的主要路径,从而有效地控制ATFMS。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 空中交通流与空中交通流量管理概述
• 2.1 交通流定义
• 2.2 交通流的定量描述及空中交通流分类
• 2.3 空中交通管理
• 2.4 空中交通流量控制与空中交通流量管理
• 2.4.1 空中交通流量管理的起源
• 2.4.2 空中交通流量控制定义
• 2.4.3 空中交通流量管理定义
• 2.4.4 流量控制与流量管理比较
• 2.5 空中交通流量管理分类
• 2.5.1 按时间划分
• 2.5.2 按空间划分
• 2.5.3 按决策变量划分
• 2.5.4 按建模方法划分
• 2.5.5 按建模机理划分
• 2.6 空中交通流量管理的原则、实施及其过程
• 2.6.1 空中交通流量管理的原则
• 2.6.2 空中交通流量管理的实施
• 2.6.3 空中交通流量管理的工作过程
• 2.7 本章小结
• 第三章 空中交通流量管理系统结构研究
• 3.1 欧洲空中交通流量管理系统
• 3.1.1 欧洲流量管理系统的组织机构
• 3.1.2 欧洲的空中交通流量管理方式
• 3.2 美国空中交通流量管理系统
• 3.2.1 美国空中交通流量管理系统的组织机构
• 3.2.2 美国的空中交通流量管理方式
• 3.3 日本空中交通流量管理系统
• 3.3.1 日本流量管理系统的组织机构
• 3.3.2 日本的空中交通流量管理方式
• 3.4 AGENT技术简介
• 3.4.1 Agent 特性及其体系结构
• 3.4.2 多Agent 系统
• 3.5 基于AGENT的空中交通流量管理系统结构
• 3.5.1 分级结构特点
• 3.5.2 基于Agent 的空中交通流量管理系统模型构建
• 3.5.3 基于Agent 的空中交通流量管理系统结构及其工作方式
• 3.6 本章小结
• 第四章 航路网络系统结构稳定性研究
• 4.1 堵塞流理论
• 4.2 航路网络系统结构稳定性分析
• 4.2.1 航路网络系统结构稳定性
• 4.2.2 航路网络系统结构稳定度
• 4.3 提高航路网络结构稳定性的措施
• 4.4 算例仿真及其分析
• 4.5 本章小节
• 第五章 空中交通流运行系统稳定性分析
• 5.1 空中交通流运行系统
• 5.2 跟驰理论概述
• 5.3 飞机跟驰飞行
• 5.3.1 反应时间
• 5.3.2 飞机跟驰飞行模型
• 5.4 系统稳定性分析
• 5.4.1 系统局部稳定性
• 5.4.2 系统渐近稳定性
• 5.5 系统的稳定指标分析
• 5.5.1 稳定度
• 5.5.2 稳定裕度
• 5.6 算例仿真及其分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 稳定性在容量评估和安全间隔中的应用
• 6.1 稳定性参数分析
• 6.2 终端区及其容量概述
• 6.2.1 终端区及其容量定义
• 6.2.2 影响终端区容量的因素
• 6.3 基于跟驰稳定的终端区容量评估
• 6.4 算例仿真及其分析
• 6.5 空中交通管制中的间隔
• 6.5.1 间隔定义
• 6.5.2 纵向间隔的影响因素
• 6.6 考虑反应时间的纵向间隔
• 6.7 算例仿真及其分析
• 6.8 本章小结
• 第七章 空中交通流量管理系统状态及控制
• 7.1 马尔可夫链
• 7.1.1 马尔可夫链的定义及转移概率
• 7.1.2 马尔可夫链的状态空间及平稳分布
• 7.2 空中交通流量管理系统运行的要求
• 7.3 空中交通流量管理系统的控制
• 7.3.1 空中交通流量管理系统运行状态的分类
• 7.3.2 空中交通流量管理系统运行状态的估计
• 7.3.3 空中交通流量管理系统运行状态的灵敏度分析
• 7.4 算例仿真及其分析
• 7.5 本章小结
• 第八章 结论
• 8.1 论文工作总结
• 8.2 建议和展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介