基于petri網(wǎng)的管制自動移交系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空管制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于petri網(wǎng)的管制自動移交系統(tǒng) 及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 航空器從起飛到降落需要經(jīng)歷多個管制過程，從放行、滑行、起飛、爬升、進(jìn)入航 線、進(jìn)港、下降、著陸、滑行、停機(jī)等所有的階段都需要對航空器進(jìn)行管制，對應(yīng)的管制員席 位有放行管制席位、離港地面管制席位、離港塔臺管制席、離港進(jìn)近管制席、其他進(jìn)近管制 席、進(jìn)港進(jìn)近管制席、進(jìn)港塔臺管制員席位、進(jìn)港地面管制員席位等，其中管制移交分為分 區(qū)內(nèi)管制移交和分區(qū)間管制移交，放行管制席位、離港地面管制席位、離港塔臺管制席、離 港進(jìn)近管制席之間的管制移交屬于分區(qū)內(nèi)管制移交；進(jìn)近管制席之間的管制移交屬于分區(qū) 間的管制移交。在航空器運行過程中，各席位管制員根據(jù)飛行計劃、管制范圍和權(quán)限對航空 器進(jìn)行管制和管制移交。
[0003] 隨著我國航空事業(yè)的蓬勃發(fā)展，空中交通流量的迅速增加，為了更安全，高效的指 揮好空中交通，在保證飛行安全的前提下，縮小飛行間隔，加大飛行流量，從根本上解決流 量密集空域的交通擁擠問題是當(dāng)前迫切需要解決的問題。其中管制員移交效率已經(jīng)成為影 響航班運行進(jìn)程、飛行流量控制的關(guān)鍵因素。
[0004] 目前分區(qū)內(nèi)管制移交主要通過紙質(zhì)進(jìn)程單手工傳遞、電子進(jìn)程單發(fā)送傳遞、電 話語音交互傳遞等形式，分區(qū)之間管制移交主要通過AIDC(IdentificationandData Collection，自動識別與數(shù)據(jù)采集）電報傳遞形式，這些人工傳遞方式或半自動化方式，容 易出現(xiàn)錯誤、遺忘、遺漏等問題，而且傳遞效率非常低下，已經(jīng)成為加大飛行流量、提高空域 利用率的瓶頸，不能滿足現(xiàn)今大飛行流量的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，解決現(xiàn)有管制移交過程 中存在效率低下，過于依賴人工操作，容易出現(xiàn)"錯、忘、漏"等局限性，提供一種基于petri 網(wǎng)的管制自動移交方法。本發(fā)明根據(jù)航空器當(dāng)前態(tài)勢和飛行計劃，以及劃分的管制功能區(qū) 域，當(dāng)航空器在上一管制區(qū)域運行即將結(jié)束，同時即將到達(dá)下一管制區(qū)域時，根據(jù)管制移交 規(guī)則和下一管制區(qū)域態(tài)勢，自動判斷是否進(jìn)行管制移交，并發(fā)送相關(guān)指令到下一管制區(qū)域， 實現(xiàn)管制移交的自動化。這一發(fā)明將有效降低管制員操作負(fù)荷、提高管制移交效率，加大空 域飛行流量。
[0006] 一種基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交系統(tǒng)，其包括如下模塊：
[0007] 位置信息獲取模塊，用于探測航空器位置信息，并實時新航空器所處位置信息； [0008] 管制功能區(qū)域劃分模塊，用于將航空器運行全過程分成多個管制功能區(qū)域，并判 斷航空器當(dāng)前所處的管制功能區(qū)域；
[0009] 航空器運行模型建立模塊，用于通過petri網(wǎng)對航空器在管制功能區(qū)域運行過程 進(jìn)行建模，建立航空器運行模型；
[0010] 航空器運行受控模型建立模塊，用于根據(jù)航空管制部門提供的管制移交規(guī)則，利 用petri網(wǎng)控制理論，將管制移交規(guī)則的形式轉(zhuǎn)為petri網(wǎng)控制形式融入航空器運行模型， 從而建立航空器運行受控模型；
[0011] 管制移交控制指令決策模塊，用于將航空器位置信息、飛行計劃融合到航空器運 行受控模型，依據(jù)管制移交指令決策算法，判斷管制是否移交，進(jìn)而確定移交指令，發(fā)送管 制信息。
[0012] 一種基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交方法，其包括如下步驟：
[0013] S1、探測航空器位置信息，并實時新航空器所處位置信息；
[0014]S2、將航空器運行全過程分成多個管制功能區(qū)域，并判斷航空器當(dāng)前所處的管制 功能區(qū)域；
[0015] S3、通過petri網(wǎng)對航空器在管制功能區(qū)域運行過程進(jìn)行建模，建立航空器運行 豐旲型；
[0016] S4、根據(jù)航空管制部門提供的管制移交規(guī)則，利用petri網(wǎng)控制理論，將管制移交 規(guī)則的形式轉(zhuǎn)為petri網(wǎng)控制形式融入航空器運行模型，從而建立航空器運行受控模型；
[0017]S5、將航空器位置信息、飛行計劃融合到航空器運行受控模型，依據(jù)管制移交指令 決策算法，判斷管制是否移交，進(jìn)而確定移交指令，發(fā)送管制信息。
[0018] 本發(fā)明提供的基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交系統(tǒng)及方法：本發(fā)明充分考慮了 航空器運行過程特點，綜合考慮航空器在不同管制功能區(qū)域?qū)嶋H情況，克服了人工傳遞方 式或半自動化方式，容易出現(xiàn)錯誤、遺忘、遺漏等缺陷，并具有如下優(yōu)點：1、將航空管制移交 方式由原有人工操作方式轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣右平环绞?，減少管制員工作量，降低管制員負(fù)荷。2、自 動移交利用基于petri運行模型的管制規(guī)則智能算法，比人工操作花費時間縮短，提高運 行效率，加大空域飛行流量。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施的基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0020] 圖2為管制功能區(qū)域劃分示意圖；
[0021] 圖3為航空器運行模型；
[0022] 圖4是圖1中管制移交控制指令決策模塊的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023] 圖5是管制移交指令決策過程圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明實施的基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交方法流程圖；
[0025] 圖7是圖6中步驟S5的子流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 如圖1所示，一種基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交系統(tǒng)，其包括如下模塊：
[0027] 位置信息獲取模塊10,用于探測航空器位置信息，并實時新航空器所處位置信息。 探測的方式包括但不限于通過雷達(dá)、ADS-B等方式。
[0028] 管制功能區(qū)域劃分模塊20,用于將航空器運行全過程分成多個管制功能區(qū)域，并 判斷航空器當(dāng)前所處的管制功能區(qū)域。
[0029] 可選地，在本發(fā)明實施例所述的基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交系統(tǒng)中，所述 管制功能區(qū)域劃分模塊20中將航空器運行全過程分成多個管制功能區(qū)域包括：獲取航空 器的飛行計劃信息、運行全過程管制區(qū)信息以及電子進(jìn)程單，并結(jié)合實時更新的航空器所 處位置信息，對航空器運行全過程分成多個管制功能區(qū)域。
[0030] 可選地，如圖2所示，在本發(fā)明實施例所述的基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交系 統(tǒng)中，所述管制功能區(qū)域劃分模塊20中將航空器運行全過程管制定義為活動區(qū)域Q，管制 區(qū)域邊界線集合稱為L，L={lp12，…h(huán)，…18}，通過離散化，利用管制移交邊界線L對活 動區(qū)域Q進(jìn)行分割，Q= …Qi…QJ;其中％表示放行管制區(qū)域；Q2表示離港地面管制 區(qū)域；Q3表示離港塔臺管制區(qū)域；Q4表示離港進(jìn)近管制區(qū)域；Q5表示其他管制區(qū)域；Q6表示 進(jìn)港進(jìn)近管制區(qū)域；Q7表示進(jìn)港塔臺管制區(qū)域；Q8表示進(jìn)港地面管制區(qū)域；Q9表示進(jìn)港回收 管制區(qū)域。
[0031] 其中放行管制區(qū)域可以描述為放行管制席位管制的區(qū)域，該區(qū)域需要將航空器放 行許可指令傳達(dá)給離港地面管制區(qū)域；離港地面管制區(qū)域可以描述為離港地面管制席位管 制的區(qū)域，主要負(fù)責(zé)監(jiān)視和引導(dǎo)航空器在場面上的滑行，待航空器完成場面滑行過程后，將 管制移交到離港塔臺管制區(qū)域；離港塔臺管制區(qū)域可以描述為離港塔臺管制席位管制的區(qū) 域，主要負(fù)責(zé)發(fā)布起飛指令，監(jiān)視起飛狀態(tài)等，待完成該區(qū)域任務(wù)后，將管制移交給離港進(jìn) 近管制區(qū)域；離港進(jìn)近管制區(qū)域負(fù)責(zé)監(jiān)視與引導(dǎo)航空器在航路上的飛行，并最終將航空器 移交給進(jìn)港進(jìn)近管制區(qū)域管制，然后逐步將管制權(quán)進(jìn)行移交，直到航空器進(jìn)入停機(jī)坪。本發(fā) 明實施例不再區(qū)別分區(qū)內(nèi)和分區(qū)間的管制移交方式，所有區(qū)域按照管制功能進(jìn)行劃分后， 統(tǒng)一利用本發(fā)明實施例進(jìn)行管制自動移交。
[0032] 航空器運行模型建立模塊30,用于通過petri網(wǎng)對航空器在管制功能區(qū)域運行過 程進(jìn)行建模，建立航空器運行模型。Petri網(wǎng)是一種過程模型，Petri網(wǎng)的元素包括：庫所 (Place)圓形節(jié)點；變迀（Transition)方形節(jié)點；有向?。–onnection)是庫所和變迀之間 的有向弧；令牌（Token)是庫所中的動態(tài)對象，可以從一個庫所移動到另一個庫所。
[0033] 航空器運行受控模型建立模塊40,用于根據(jù)航空管制部門提供的管制移交規(guī)則， 利用petri網(wǎng)控制理論，將管制移交規(guī)則的形式轉(zhuǎn)為petri網(wǎng)控制形式融入航空器運行模 型，從而建立航空器運行受控模型。
[0034]由于基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交系統(tǒng)無法直接讀取航空管制部門的管制 移交規(guī)則，并且航空器運行模型是航空器自身的運行規(guī)律的體現(xiàn)，系統(tǒng)無法直接根據(jù)航空 器運行模型對航空器運行進(jìn)行管制；因此需要將管制移交規(guī)則的形式轉(zhuǎn)為petri網(wǎng)控制形 式融入航空器運行模型，建立航空器運行受控模型，基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交系 統(tǒng)才能對管制移交規(guī)則進(jìn)行識別，從而能夠根據(jù)航空器運行受控模型對航空器進(jìn)行管制。
[0035] 管制移交控制指令決策模塊50,用于將航空器位置信息、飛行計劃融合到航空器 運行受控模型，依據(jù)管制移交指令決策算法，判斷管制是否移交，進(jìn)而確定移交指令，發(fā)送 管制信息。
[0036] 航空器運行受控模型僅為一個模型，其需要提供了具體航空器的被控制信息，比 如航空器位置信息、飛行計劃信息，才能根據(jù)管制移交指令決策算法，判斷管制是否移交， 進(jìn)而確定移交指令，發(fā)送管制信息。
[0037] 可選地，如圖3所示，在本發(fā)明實施例所述的基于petri網(wǎng)的航空管制自動移交系 統(tǒng)中，所述航空器運行模型建立模塊30中航空器運行模型如下：
[0038] N= (P,T,Pr