面向PBN运行的空管保障系统复杂网络模型研究
发布时间：2021-08-04 19:13
随着现代导航方式已经步入基于性能的导航时代（PBN-Performance Based Navigation）,航空运输业规模的日益壮大,航线网络呈现集群化,复杂化特征。空管保障系统作为保障民航安全高效运行的重要支撑,其整体的稳定性和业务持续性对航空运行起着至关重要的作用。随着空管保障系统内部业务和外部环境的复杂程度日益增加,空管保障系统出现失效的风险也在不断增大。为了增强民航飞行的安全性,有效抵御突发事件对空管保障系统产生的影响,本文在PBN运行背景下,对通信、导航、监视设备的运行原理和协同运行机制展开分析,基于复杂网络理论,将空管保障系统拆分为导航网络、监视网络和通信网络三个网络层。网络以航路为边,飞行流量为权重,以DME、雷达和甚高频存在的覆盖重数为虚拟边,提出了面向PBN运行的空管保障系统加权多层网络模型。利用单层和多层复杂网络多种指标对网络重要节点进行识别,为预防网络级联失效提供了有力支撑。然后考虑到基于PBN运行的现代导航网络中,航路由多个DME对保障,存在冗余保护机制,运用带有节点崩溃概率的容量-负载模型分析在随机攻击和蓄意攻击模式下网络抵御级联失效的鲁棒性,并运用MAT...
【文章来源】：中国民用航空飞行学院四川省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
VHF无线电波通信距离示意图
中国民用航空飞行学院硕士学位论文13管理计算机才能解算飞机位置，在所选有效DME对的有效导航区域内任意飞行。DME/DME有效导航区域求解方法如下，如图2.2所示。图2.2DME/DME有效导航区域（1）以两个DME导航台位置为圆心（见图2.2中A、B两点），分别以3nmile和160nmile为半径画圆，确定每个DME台的覆盖范围，两个圆的交集为导航覆盖范围。（2）由于飞机与DME对之间的夹角必须满足30°~150°条件[58]：以两个DME导航台间的距离D为底边做等边三角形。以等边三角形上顶点为圆心，过A、B两导航台，以距离D为半径分别做两个圆，两个圆与DME对共同覆盖范围相交部分除去3nmile盲区部分便是满足30°~150°条件的有效导航区域，如图2.2中阴影部分所示。2.2.3.2DME/DMERNAV导航容差分析ICAO使用2σ值作为机载接收机的系统使用精度（DTT）[60]：()()2222112222sin，，，，σσσσσα+++=airsisairsis(2.3)其中：σ=0.05sisNM{},σ=0.085,0.125%距离，=1,2iairMAXNMi30≤α≤150当整个程序中任何时刻都有两个以上DME电台可用时，ATT、XTT计算使用α=90，
中国民用航空飞行学院硕士学位论文15图2.3空管保障系统协同运行示意图2.3空管保障系统加权多层网络模型构建空管保障系统由通信、导航、监视三类不同功能的设备构成，因此我们在建立网络模型时要将导航台之间的连接关系以及通信设备和监视设备的保障能力进行综合考虑。各类设备存在相互作用关系，每类设备可以构建单独子网络，然后用基于多层网络模型将各个网络有机的结合起来，从而完成整个空管保障系统建模。与以往航空器基于传感器沿航路向背台飞行的传统导航方式不同，虽然在PBN运行下航空器仍然沿航路进行飞行，但导航是基于性能进行。举例来说，在某一段航路上航空器可以接收到多对有效覆盖的DME/DME对信号，即使其中某一对或多对DME/DME发生故障，只要剩余DME/DME对仍然满足RVAN要求的导航精度，则航空器仍可以沿预定航路飞行。因此可以将其抽象为该段航路中存在多条起点和终点相同的航路。2.3.1A581航路导航覆盖实例分析现以A581航路西南地区西山至花垣段为例，进行区域导航航路实际导航性能分析。如图2.4所示，A581航路具体走向为：西山—盘龙—六盘水—黔西—花垣。航路阶段区域导航使用高度为6600m以上。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于甚高频地空通信信号覆盖问题分析与研究[J]. 李勇. 中国民航飞行学院学报. 2019(06)
[2]基于相对熵理论的航路网络鲁棒性研究[J]. 任广建,朱金福,卢朝阳. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2019(05)
[3]运用复杂网络方法分析城市道路网的鲁棒性[J]. 田晶,方华强,刘佳佳,赵风,任畅. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(05)
[4]一种改进的DME/DME导航台优化算法[J]. 石潇竹,李贺,胡杰. 现代导航. 2018(06)
[5]基于复杂网络视角的导航台设备网络鲁棒性分析[J]. 李朋,韩松臣,余丽莎,朱新平,全嘉钰. 计算机技术与发展. 2018(12)
[6]民航空管陆基导航保障体系的复杂网络模型[J]. 朱新平,潘卫军,韩松臣. 火力与指挥控制. 2018(03)
[7]基于不同子网络级联机制的相依网络鲁棒性研究[J]. 付丹龙,朱淑华,原智峰,梁倬骞,邓原. 计算机工程与科学. 2018(03)
[8]基于复杂非线性网络的航路网络结构分析[J]. 王莉莉,蒋一森. 航空计算技术. 2018(01)
[9]基于DR/陆基无线电导航的区域导航方法[J]. 马航帅,王丹,孙晓敏. 火力与指挥控制. 2017(10)
[10]基于复杂网络理论的多元混合空管技术保障系统网络特征分析[J]. 武喜萍,杨红雨,韩松臣. 物理学报. 2016(14)
博士论文
[1]面向复杂网络的节点重要性排序和级联失效研究[D]. 刘军.重庆大学 2016
硕士论文
[1]基于复杂网络理论的陆基空管保障系统布局优化研究[D]. 李肖琳.中国民用航空飞行学院 2019
[2]基于复杂网络的航路拥堵识别与控制研究[D]. 王宽.中国民航大学 2018
[3]基于复杂网络理论的陆基空管保障系统扩展规划方法研究[D]. 左青海.中国民用航空飞行学院 2018
[4]基于复杂网络理论的民航陆基空管保障系统脆弱性分析[D]. 周子丰.中国民用航空飞行学院 2018
[5]面向级联失效的相依网络鲁棒性优化研究[D]. 戴亚明.华东交通大学 2017
[6]面向重大灾害预防的航空保障系统网络扩展规划[D]. 冯晓佳.南京航空航天大学 2016
[7]基于复杂网络理论的城市道路交通网络演化规律研究[D]. 荣力锋.西南交通大学 2014
[8]基于复杂网络理论的空管设备保障规划研究[D]. 黄魁.南京航空航天大学 2013
[9]空管设备应急能力评估和应急保障规划的研究[D]. 张云纬.南京航空航天大学 2012
[10]民航空管DVOR/DME导航台信号覆盖与飞行程序综合分析及应用研究[D]. 管伟.电子科技大学 2011
本文编号：3322254
【文章来源】：中国民用航空飞行学院四川省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
VHF无线电波通信距离示意图
中国民用航空飞行学院硕士学位论文13管理计算机才能解算飞机位置，在所选有效DME对的有效导航区域内任意飞行。DME/DME有效导航区域求解方法如下，如图2.2所示。图2.2DME/DME有效导航区域（1）以两个DME导航台位置为圆心（见图2.2中A、B两点），分别以3nmile和160nmile为半径画圆，确定每个DME台的覆盖范围，两个圆的交集为导航覆盖范围。（2）由于飞机与DME对之间的夹角必须满足30°~150°条件[58]：以两个DME导航台间的距离D为底边做等边三角形。以等边三角形上顶点为圆心，过A、B两导航台，以距离D为半径分别做两个圆，两个圆与DME对共同覆盖范围相交部分除去3nmile盲区部分便是满足30°~150°条件的有效导航区域，如图2.2中阴影部分所示。2.2.3.2DME/DMERNAV导航容差分析ICAO使用2σ值作为机载接收机的系统使用精度（DTT）[60]：()()2222112222sin，，，，σσσσσα+++=airsisairsis(2.3)其中：σ=0.05sisNM{},σ=0.085,0.125%距离，=1,2iairMAXNMi30≤α≤150当整个程序中任何时刻都有两个以上DME电台可用时，ATT、XTT计算使用α=90，
中国民用航空飞行学院硕士学位论文15图2.3空管保障系统协同运行示意图2.3空管保障系统加权多层网络模型构建空管保障系统由通信、导航、监视三类不同功能的设备构成，因此我们在建立网络模型时要将导航台之间的连接关系以及通信设备和监视设备的保障能力进行综合考虑。各类设备存在相互作用关系，每类设备可以构建单独子网络，然后用基于多层网络模型将各个网络有机的结合起来，从而完成整个空管保障系统建模。与以往航空器基于传感器沿航路向背台飞行的传统导航方式不同，虽然在PBN运行下航空器仍然沿航路进行飞行，但导航是基于性能进行。举例来说，在某一段航路上航空器可以接收到多对有效覆盖的DME/DME对信号，即使其中某一对或多对DME/DME发生故障，只要剩余DME/DME对仍然满足RVAN要求的导航精度，则航空器仍可以沿预定航路飞行。因此可以将其抽象为该段航路中存在多条起点和终点相同的航路。2.3.1A581航路导航覆盖实例分析现以A581航路西南地区西山至花垣段为例，进行区域导航航路实际导航性能分析。如图2.4所示，A581航路具体走向为：西山—盘龙—六盘水—黔西—花垣。航路阶段区域导航使用高度为6600m以上。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于甚高频地空通信信号覆盖问题分析与研究[J]. 李勇. 中国民航飞行学院学报. 2019(06)
[2]基于相对熵理论的航路网络鲁棒性研究[J]. 任广建,朱金福,卢朝阳. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2019(05)
[3]运用复杂网络方法分析城市道路网的鲁棒性[J]. 田晶,方华强,刘佳佳,赵风,任畅. 武汉大学学报(信息科学版). 2019(05)
[4]一种改进的DME/DME导航台优化算法[J]. 石潇竹,李贺,胡杰. 现代导航. 2018(06)
[5]基于复杂网络视角的导航台设备网络鲁棒性分析[J]. 李朋,韩松臣,余丽莎,朱新平,全嘉钰. 计算机技术与发展. 2018(12)
[6]民航空管陆基导航保障体系的复杂网络模型[J]. 朱新平,潘卫军,韩松臣. 火力与指挥控制. 2018(03)
[7]基于不同子网络级联机制的相依网络鲁棒性研究[J]. 付丹龙,朱淑华,原智峰,梁倬骞,邓原. 计算机工程与科学. 2018(03)
[8]基于复杂非线性网络的航路网络结构分析[J]. 王莉莉,蒋一森. 航空计算技术. 2018(01)
[9]基于DR/陆基无线电导航的区域导航方法[J]. 马航帅,王丹,孙晓敏. 火力与指挥控制. 2017(10)
[10]基于复杂网络理论的多元混合空管技术保障系统网络特征分析[J]. 武喜萍,杨红雨,韩松臣. 物理学报. 2016(14)
博士论文
[1]面向复杂网络的节点重要性排序和级联失效研究[D]. 刘军.重庆大学 2016
硕士论文
[1]基于复杂网络理论的陆基空管保障系统布局优化研究[D]. 李肖琳.中国民用航空飞行学院 2019
[2]基于复杂网络的航路拥堵识别与控制研究[D]. 王宽.中国民航大学 2018
[3]基于复杂网络理论的陆基空管保障系统扩展规划方法研究[D]. 左青海.中国民用航空飞行学院 2018
[4]基于复杂网络理论的民航陆基空管保障系统脆弱性分析[D]. 周子丰.中国民用航空飞行学院 2018
[5]面向级联失效的相依网络鲁棒性优化研究[D]. 戴亚明.华东交通大学 2017
[6]面向重大灾害预防的航空保障系统网络扩展规划[D]. 冯晓佳.南京航空航天大学 2016
[7]基于复杂网络理论的城市道路交通网络演化规律研究[D]. 荣力锋.西南交通大学 2014
[8]基于复杂网络理论的空管设备保障规划研究[D]. 黄魁.南京航空航天大学 2013
[9]空管设备应急能力评估和应急保障规划的研究[D]. 张云纬.南京航空航天大学 2012
[10]民航空管DVOR/DME导航台信号覆盖与飞行程序综合分析及应用研究[D]. 管伟.电子科技大学 2011
本文编号：3322254
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