航路网络特征及其抗毁性研究

发布时间：2017-10-04 19:49

  本文关键词：航路网络特征及其抗毁性研究

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【摘要】：由于中国航空运输业的迅猛发展及空中交通需求的逐年攀升,使得当前航路网络的运行压力日益剧增,对航路网络面临突发情况下的网络抗击打能力及运行效率等方面的要求更高。逐年增加的交通需求、航空天气复杂多变以及频繁军事演习等导致我国陷入主要航路拥堵、运行效率低下等困境,中国航路网络是承载一切空中交通活动的复杂的基础设施系统,在不确定航空气象等因素影响下,其大规模的复杂结构造成空中交通动态运行规律难以捕捉,其安全性及运行效率备受关注。因此,针对该复杂系统存在的诸多现实问题,如何探究网络结构与运行功能间的关系,评价突发事件对航路网络运行影响,有助于定位网络中关键航路点及航段,以防止整个航路网络遭到大面积级联失效拥堵。本文以航路网络特征及其抗毁性为研究目的,将复杂网络理论与交通动力学理论相结合,在对复杂网络应用于交通问题方面的研究进行现状分析的基础上,以2014年中国航路网络为模型样本,对航路网络的复杂网络建模方法进行了研究,统计分析了基于地域的无权中国航路网络以及加权网络相关特征指标。然后,比较分析各种交通网络抗毁性评价指标,结合我国航路网络抗毁性应用需求和数据条件,实例验证不同攻击策略下中国航路网络结构及功能的指标变化情况,仿真分析了无权中国航路网络和加权网络的失效程度,对最有效的失效策略及失效特征等问题进行了研究,对比分析多种评价指标探究出中国航路网络抗毁性的变化规律。最后,建立了基于元胞自动机的航空器运动模型,并在Netlogo技术平台对单航路点失效条件下航空器运动行为及路径选择策略进行仿真,从微观运行角度分析航路网络中关键评价指标的变化特点,探索了进一步研究航路网络抗毁性的新思路。
【关键词】：航路网络 复杂网络 结构特性 抗毁性 网络动力学
【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】：2016
【分类号】：V355
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 交通网络特性实证分析14-16
• 1.2.2 交通网络抗毁性研究16-18
• 1.2.3 交通网络动力学过程研究18-19
• 1.3 主要研究内容19-21
• 第二章 航路网络复杂性研究的基础理论21-33
• 2.1 网络基本概念21-22
• 2.1.1 复杂网络与图论的关系21
• 2.1.2 航路网络21-22
• 2.2 复杂网络基础理论22-28
• 2.2.1 复杂网络统计特征参数22-24
• 2.2.2 复杂网络基本模型24-27
• 2.2.3 复杂网络抗毁性指标体系27-28
• 2.3 元胞自动机模型28-32
• 2.3.1 元胞自动机结构29-30
• 2.3.2 元胞自动机交通模型30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 航路网络特征分析33-43
• 3.1 中国航路复杂网络模型33-34
• 3.2 中国航路网络结构特征分析34-38
• 3.2.1 度及度分布34
• 3.2.2 平均路径长度34-35
• 3.2.3 节点介数35
• 3.2.4 集聚系数35-36
• 3.2.5 特征谱密度分布36-37
• 3.2.6 节点度的相关性37-38
• 3.3 中国航路网络运行状态分析38-42
• 3.3.1 节点强度及强度分布39-40
• 3.3.2 节点的权度相关性40
• 3.3.3 节点的权介相关性40-41
• 3.3.4 加权网络其他参数41
• 3.3.5 结果分析41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 航路网络抗毁性分析43-56
• 4.1 航路网络结构抗毁性分析43-48
• 4.1.1 选择性攻击下单个航路点仿真实验43-44
• 4.1.2 连续攻击策略下中国航路网络仿真实验44-48
• 4.2 航路网络级联失效抗毁性分析48-55
• 4.2.1 加权航路网络级联失效模型48-49
• 4.2.2 单个航路点级联失效的仿真实验49-52
• 4.2.3 连续攻击策略下加权航路网络仿真实验52-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 航路网络动力学过程研究56-67
• 5.1 模型的构建56-59
• 5.1.1 航段直线飞行56-57
• 5.1.2 航段路径切换57-58
• 5.1.3 飞行路径更改58-59
• 5.2 模型评价指标59-60
• 5.2.1 复杂网络理论技术指标59
• 5.2.2 交通运行状况评价指标59-60
• 5.3 仿真过程及结果分析60-66
• 5.3.1 仿真流程与步骤60
• 5.3.2 仿真环境设置60-62
• 5.3.3 仿真结果分析62-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 本文的主要工作67-68
• 6.2 继续研究的问题68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文74-75
• 附录75-80
• 附录1 中国航路网络航路点结构特征数据75-78
• 附录2 航路点级联失效抗毁性测度R语言程序(部分)78-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：972532