基于TCPN的复杂航班推出问题的建模与仿真

为了解决对机场实际运营中存在的共用同一中间机坪滑行道的航空器相对推出型冲突问题,文中根据时间有色Petri网的相关理论,分析了导致机场的运行效率降低的航班的推出问题,结合成都双流国际机场的相对推出型廊桥,提出了基于时间有色Petri网（Timed—ColoredPetri Net,TCPN）的复杂情况下航空器推出模型。依据此模型将航空器从滑行道到停入机位的全过程进行模拟和说明。最后结合TCPN仿真软件CPNTools中的状态空间分析法,对模型的可行性进行分析,对保障航班推出过程的运行安全、提高繁忙机场的运行效率具有重要的现实意义。     

基于HCTC_Ptri网的机场主要资源调度模型

针对多跑道机场主要资源调度问题,结合层次Petri网、有色Petri网、时延Petri网和受控Petri网理论,构建一种面向机场主要资源调度的混合Petri网——HCTC_Petri (hierarchical colored timed controlled Petri)网模型.通过设置合理的控制策略、动态调节模型参数,提高运行结果的稳定性.以多个新的航班时刻表为基础,预测机场的资源调度情况.实验结果表明,HCTC_Petri网模型在模拟机场主要资源调度时具有较高的准确性和稳定性,且中转航班进站前的延误总时间和总架次对过站后的延误情况影响较大.     

目标感知事件驱动的滑行道冲突控制策略

为避免机场滑行道发生冲突,减轻管制员负荷,提出一种基于传感器网络的滑行道冲突控制策略。该策略根据滑行道运行过程,利用Petri网建立传感器网络条件下的滑行道动态模型,并建立滑行道运行约束模型。针对航空器运行冲突问题,利用局部关联矩阵方法和逻辑互斥方法设计控制器,控制器给出灯光控制指令以控制助航灯光,从而实现滑行道冲突避免和自动引导。最后通过实例分析和仿真验证表明控制策略的有效性。     

A-SMGCS滑行道交叉口引导灯控制指令决策方法

为实现A-SMGCS(先进机场场面引导与控制系统)中滑行道交叉口引导灯控制指令的自动决策,提出了一种基于Petri网的控制决策方法.首先应用Petri网构建交叉口运行动态模型,并建立相应的标识控制规范.然后,针对航空器在交叉口资源占用冲突,利用动态模型的优先控制使能变迁来决策引导灯指令,以控制航空器在交叉口的运行顺序,并给出对变迁进行优先控制使能选择的充要条件和遴选算法;构造有色监视器对模型的标识控制规范遵循情况进行监视,并结合优先控制使能变迁遴选算法提出引导灯控制指令决策算法.最后,通过算例说明了,交叉口引导灯控制决策方法的有效性.     

基于HTCPN的牵引车动态优化调度

针对机场牵引车动态调度问题,基于层次赋时着色Petri网(hierarchical timed colored Petri net,HTCPN)搭建牵引车动态调度仿真系统.在充分考虑实际运行过程中各个步骤的随机性后,根据航空器实时发送的推出申请完成牵引车的动态分配.在保障航班延误最少的基础上依次实现不同车辆间工作负荷均...     

时间约束Petri网及其可调度性分析与验证

时间约束Petri网(timing constraint Petri nets,简称TCPN)是一类重要的时间Petri网系统.对相关定义重新界定,丰富并完善了TCPN理论.针对变迁可调度原始定义的不足,首先给出了变迁的弱/强可调度的新定义及强可调度判定定理;然后对变迁的强可调度进行了拓展,提出了TCPN时间可调度的概念,并结合Petri网结构给出了TCPN时间可调度判定定理;最后对TCPN的相关特性进行了研究.TCPN对时间Petri网的研究工作将起到启发作用,并对实时系统的描述和建模工作具有一定的参考价值.     

航班延误波及链的有色出现网模型

针对基本Petri网的出现网在描述有色Petri网动态行为时的局限性,在基本出现网的基础上定义了一种扩展的出现网,即有色出现网,直观地反映了有色Petri网系统中资源流动及变化之间的顺序和并发关系,也大大减小了图形的复杂程度.同时,将有色Petri网和这种有色出现网应用于航班延误波及链的建模中,反映了航班执行时所需的多种资源的分布及流动情况,描述了航班在执行过程中与机场之间的相互影响及延误的链式波及反应.     

基于CPN的Agent建模及其用于航空器推出的分析

采用减少航班推出时间的方法以达到减少航班延误时间的目的,分析了航空器推出过程中存在的冲突问题,通过在推出路径关键位置没置安全点来避免冲突;基于Agent建模理论,采用面向对象的赋时着色Petri网（Objectoriented Timed Colored Petrinet,OTCPN）的建模方法,对航空器的推出行为建模,并在仿真工具CPN Tools中对模型进行了分析,通过状态空间报告（State Space Report）可知模型是有界的、可行的,且不存在死点;最后,设计实现了相邻机位航班地面延误最少前提下的实际推出时间计算单元。     

基于逐步回归法航空器滑行时间影响因素研究

为准确预测离港航班滑行时间,研究不同机场航空器滑行时间影响因素的差别,结合北京首都国际机场及香港赤鱲角国际机场实际运行情况,以航空器滑行距离,场面运行航空器数量(进,离港),跑道运行模式,机场实际容量为参数,采用逐步回归法预测航空器离场滑行时间.结果 显示,不同机场滑行时间的影响因素不同,影响首都机场滑行时间的主要因素为机场实际容量及滑行距离,而香港机场为机场实际容量及场面航空器数量.采用逐步回归法使模型共线性问题得到解决,且预测准确率方面首都机场为75.8％,香港机场为67.5％,可用于大型机场实际运行航班滑行时间预测.     

基于路径检测的航空器动态滑行路径优化模型北大核心

为了优化航空器在场面的滑行路径,提出基于路径检测的航空器动态滑行路径优化模型,使航空器在安全的前提下滑行总时间最短。首先明确包括冲突检测和拥堵检测的路径检测方法,然后将航班波滑行总时间最短作为目标,结合路径检测的约束建立多航空器滑行路径优化模型。采用蚁群算法求解,并针对优化模型将蚁群算法进行改进,采用双向搜索和引入奖惩因子,以提高全局搜索能力。算例分析中选取某机场滑行系统,对其某段时间内的真实航班波进行仿真,经验证:采用优化模型可以有效缩短航班波滑行总时间,滑行道的使用情况较为合理。     

约束条件下项目进度关键路径的Petri网建模方法

针对软件开发项目因存在约束条件而不能有效使用关键路径法的问题,利用Petri网并行性和异步性的动态特性,设计时延着色Petri网(TCPN)进度模型,通过将双代号网络图映射成Petri网,构建约束条件下的项目执行模型,用模型仿真得到约束条件下项目运行可能出现的情况,再运用关键路径法进行分析。案例结果表明：TCPN进度模型可使用关键路径法预测软件开发项目的完工时间,获得项目关键路径信息和其他潜在的关键路径发生概率,并且完工时间预测准确率为92.41%,具有一定的实用价值。     

目标感知事件驱动的滑行道冲突控制策略

为避免机场滑行道发生冲突,减轻管制员负荷,提出一种基于传感器网络的滑行道冲突控制策略.根据滑行道运行过程,利用Petri网建立传感器网络条件下的滑行道动态模型,并定义了滑行道运行控制规范,将滑行道冲突避免问题转化为状态禁止问题。针对状态禁止问题利用局部关联矩阵方法和逻辑互斥方法设计控制器,并提出基于变迁使能状态决策灯光控制指令的方法,利用助航灯光实现滑行道冲突避免和自动引导。最后通过实验仿真验证控制策略的有效性。     

基于动态期望的航空器滑行路径更新模型仿真

滑行路径优化是提升机场场面运行效率与安全水平的有效途径。为研究管制意图、监控范围对航空器滑行路径优化的影响,基于实际管制规定,同时考虑冲突和拥堵影响,定义优先级反映滑行道通行能力,定义动态期望值量化管制员意图,设计航空器滑行路径变更机制及实施步骤,构造基于动态期望的航空器滑行路径变更模型。采用Visual C++及Mathlab混合编程仿真,得到航空器分布密度、监控范围等参数改变时,不同模型的仿真结果对比及关键统计分析值的变化趋势。结果表明,上述模型能对低密度下的滑行道变更进行抑制,能提高中密度下的滑行道变更比例,并减少滑行速度变化幅度。扩大监控范围能有效增加航空器滑行路径变更比例,减少滑行速度标准差,提高机场场面运行保障能力。     

基于Petri网的A-SMGCS航空器滑行路由指派

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．     

多Agent的航空器滑行策略优化

快速发展的民航事业导致很多机场容量不足。为缓解大型机场交通拥堵的现状,研究了航空器滑行策略优化问题。滑行路径优化是指在特定的时间段内,根据机场资源信息和地面运行管理系统对进离场航空器在跑道和停机位之间的距离进行优化管理。通过深入剖析机场地面的网络结构,综合考虑滑行冲突、地面运行规则等因素,提出了多Agent滑行策略优化方法,该方法提升了机场资源利用率;基于地面网络链路结构的概念,建立了航空器滑行策略优化模型;结合多Agent的基本理论,设计了跑道出口选择概率函数和多Agent系统滑行路径优化结构,以寻求航空器的最优滑行路径。以国内某大型机场的实际情况为研究背景进行了航空器滑行策略实验,结果表明,与以往的算法相比,多Agent滑行策略优化方法的效果更为显著。设置跑道口的速度和同一交叉口航空器的最小间隔距离,通过对跑道出口的选择和Agent间的交互协商,航空器能够对原滑行路径进行有效调整,并缩短其在机场场面上的滑行时间。与最短路径算法相比,多Agent滑行策略方法在航空器的总滑行距离、航空器在滑行道上的密度以及平均等待时间方面的优化效果更好,且其对滑行道资源的分配更合理。其中,航空器在节点处的平均等待时间减少了8.26%。所提策略可有效缓解机场交通拥堵的现状,提高场面运行效率,对减少航空器延误和保障机场的运营安全具有重要意义。     

时间约束Petri网的状态可达及可调度分析算法

时间约束Petri网是具有广义时间约束的一类Petri网。时间约束的引入使TCPN’s的演化与系统每一时刻的状态密切相关,导致网的动态复杂性。目前有关TCPN’s状态可达性的研究仅局限于一些较简单的网,该文通过对TCPN’s的进一步研究,给出了更一般的可达性分析方法及变迁可调度决策算法,并讨论了含冲突结构的TCPN’s的可调度分析。     

基于改进蚁群协同算法的枢纽机场场面滑行道优化调度模型

滑行道连接停机位和跑道,是机场场面调度的重要关键环节。基于飞机滑行时的冲突约束和跑道资源的动态分配,采用改进蚁群协同算法与滑动窗口控制相结合的方法,对滑行道进行优化调度。在保证滑行道零冲突、兼顾单个航班滑行时间的前提下,缩小机场进出港航班总滑行时间。对国内某枢纽机场的滑行道调度仿真实验表明,所提出的方法和模型具有明显的优势,可为枢纽机场的场面滑行调度提供决策支持。     

基于背压路由算法的离港飞机滑行路径优化

针对现有优化算法仅从最短路径或最小滑行时间的角度出发,忽略了航空公司满意度和滑行道负载率对滑行道调度影响的问题,提出了基于背压路由的离港滑行路径优化算法．算法首先将离港滑行路径优化问题等价转化为网络拓扑结构中的路由搜索问题,然后利用背压路由算法求解具有最大航空满意度和最小滑行道负载率的滑行路径．对国内某枢纽机场实际运行数据的仿真结果表明,运用该算法获得的滑行路径在保证跑道及滑行道效用的同时,能够有效减少飞机滑行时间,改善机场拥塞问题,缓解机场容量与需求的矛盾,提高机场运行效率,为离港航班滑行路径优化提供了新的研究思路．     

时间约束Petri网的可调度性分析研究

1 引言时间约束Petri网(Timing Constraint PetriNets,TCPN’s)是具有广义时间约束的Petri网,它综合了时间Petri网)(Time Petri Nets)和赋时Petri网(Timed Petri Nets)的共同特点,具有经典Petri网的理论基础和额外的时间约束能力。在实时系统建模中,它可对其它与时间有关的Petri网所不能描述的冲突结构进行建模和分析。TCPN’s使用弱触发规则,即:使能的变迁可触发也可不触发,完全由调度者决     

基于A~*算法的机场滑行路径优化研究

研究机场场面航班的滑行路径分配和滑行冲突问题。针对目前滑行效率制约机场调度。滑行冲突影响飞行安全的状态,提出将安全间隔、滑行规则和冲突避免限制规则作为约束条件建立了滑行路径优化模型。采用了A*算法给出了问题的优化,在保证滑行道调度零冲突的前提下,缩小航班的总滑行时间,提高了滑行效率。以重庆江北国际机场为例,与管制员依据机场细则得到的路径相比,结果表明提出的滑行道调度模型和优化方法是可行的,在实现较优的滑行路径的基础上能智能的发现冲突、解决冲突,可为繁忙机场的机场调度提供了决策支持。