基于Agent的民航飞行新技术仿真验证研究

发布时间：2020-03-31 07:55

【摘要】：随着全球航空业快速发展,航空运输量持续增加,使得航班延误、空中交通拥堵、空域资源紧张、管制工作负荷过大等问题日益严峻。针对这个现状,各国开始积极推广民航飞行新技术的应用,向新技术要安全、要效率、要效益。然而,由于我国缺乏系统有效的仿真验证手段,加上国外实施技术封锁,使得新技术的推广过程十分缓慢,不仅造成巨大的人力和资金的浪费,同时面临着严峻的安全风险。另外,在互联网、物联网时代下,围绕大数据和人工智能技术而诞生的智能交通概念成为当今社会研究的热点问题。就从地面智能交通来说,它是基于海量数据的收集、分析、挖掘,来预测未来交通态势,提前实施调配方案以促进交通稳定顺畅运行。而映射到空中交通领域,CNS/ATM等相关飞行新技术的发展与应用,使得航空器的导航性能更高、环境感知能力更强,地面的监视手段更丰富,如果通信带宽能够增加,那么行业再向前发展,就可以达到智能飞行、智慧飞行层面。基于智能飞行、智慧飞行概念,本文构建了多Agent飞行仿真验证系统,并给出了具体的实现方案。具体体工作如下:1、基于民航运行体系及飞行新技术特点,确定了采用基于Agent的分布式仿真技术作为飞行仿真手段;2、建立了多Agent飞行仿真系统理论,并将它映射到具体的实现功能框架;3、对应航空器Agent,开发了飞行仿真客户端,主要利用模拟飞行软件建立基本飞行环境,并开发飞行控制程序模拟飞行员操纵过程,使飞机实现智能化、智慧化;4、签派Agent、气象Agent、空域Agent映射到数据库,而管制Agent对应于大数据处理平台,用于宏观空域运行决策;5、基于多个飞行客户端、数据库服务器端、大数据处理平台构建了分布式飞行仿真平台,然后在平台上,开展4D飞行技术的研究与验证工作。
【图文】：

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南京航空航天大学硕士学位论文全尺寸的门到门的仿真，所采用的仿真技术也从最初的单机仿真验证系统，发展到分仿真验证系统。分布式仿真系统是将组成空管系统的各个实体，航空器、管制员、飞、导航、监视、气象、管制设备以及空域环境等参与进来，，研究它们的行为及信息交具有代表性的有美国的 Air-Ground Integration Experiment、ACES、AviationSimNet 和时仿真平台 ESCAPE。其中，在美国社会认可度较高的是空域概念评估系统 ACES[7-9]，其结构如图 1.1 所示

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图 1. 2 EEC 系统结构图我国民航事业起步较晚，尽管利用短短几十年的时间取得了快速的发展与突破，并不赶超欧美发达国家，但是在民航这个领域，无论是空管技术、设备，还是管理体制上达国家存在一定的差距，同时在飞机核心系统开发方面，也不具备自主研发的能力。我国也在努力地推广飞行新技术的应用，但是由于自身缺乏系统有效的仿真验证平台再加上欧美国家对我国实施核心技术封锁，因此很难开展飞行新技术的仿真验证工作新技术的推广过程显得十分缓慢，同时浪费巨大的成本。针对这个现状，国内领域专开始尝试着进行关于飞行和空管仿真方面的研究，文献[11]主要讲了利用微软模拟飞行飞行仿真，并通过采集回来的飞行数据生成飞行航迹，进而用于空管模拟仿真训练2]将分布式人工智能多 Agent 技术应用于空管仿真，仿真系统包含航空器 Agent、空管统 Agent 以及管制员 Agent，各 Agent 之间通过网络通信实时交互，而在设计与实现gent 时，采用简化的航空器三自由度数学模型，把航空器当作质点来研究，假设航空化为匀加速变化，忽视飞行研究，重点放在管制的模拟。文献[13]采用基于 PC 机群，LA 标准的体系结构，来构建分布式的空管仿真验证系统，在此基础上进行 4D 航迹优验证工作。文献[14]利用 X-Plane 飞行软件作为模拟场景，构建半实物仿真平台，用于
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.9;V323

【参考文献】