CN114626201A - 一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法 - Google Patents

一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114626201A
CN114626201A CN202210134159.7A CN202210134159A CN114626201A CN 114626201 A CN114626201 A CN 114626201A CN 202210134159 A CN202210134159 A CN 202210134159A CN 114626201 A CN114626201 A CN 114626201A
Authority
CN
China
Prior art keywords
simulation
service
model
deduction
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210134159.7A
Other languages
English (en)
Inventor
付胜豪
王凯
沈丽楠
朱姚结
董斌
童明
丁辉
王小文
包旭
张明伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 28 Research Institute
Original Assignee
CETC 28 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 28 Research Institute filed Critical CETC 28 Research Institute
Priority to CN202210134159.7A priority Critical patent/CN114626201A/zh
Publication of CN114626201A publication Critical patent/CN114626201A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06312—Adjustment or analysis of established resource schedule, e.g. resource or task levelling, or dynamic rescheduling
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
    • G06Q10/06313—Resource planning in a project environment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00—Administration; Management
    • G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
    • G06Q10/063—Operations research, analysis or management
    • G06Q10/0633—Workflow analysis

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

本发明提供了一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法，所述方法包括按需规划业务仿真模型，并进行标准化改造，配置参与仿真的模型，构建仿真环境、设置规则、制作仿真计划，启动仿真，仿真推演控制器调度控制业务仿真模型组、数据共享服务以时序和事件为驱动完成仿真场景的推演，评估分析模块统计分析并可视化展示分析结果，启动仿真回放，对推演过程进行可视化回放。本发明仿真模型可按需灵活加载和替换，开放性强，可应用于运行方案验证和技术验证场景，模型间耦合度低，仿真系统轻便灵活。

Description

一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法
技术领域
本发明属于空中交通管制系统技术，特别涉及一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法。
背景技术
随着航空运输业的迅猛发展，航班量和运行复杂度持续增大，对空中交通管理带来了诸多挑战，如何保障空中交通的高效、安全运行是当前关注的重点，一方面通过对空管运行环境(包括航路航线、空域等)进行合理规划、对运行规则策略等方案进行优化调整，另一方面通过技术手段提升辅助决策能力，如对进离场排序、机位分配等算法进行优化，以提高整体效率。对方案调整、算法优化的验证一般采用仿真的方法实现。目前主要采用的仿真系统和方法包括：一是集成业务系统，形成仿真环境，借助人在回路的仿真方法，二是借助国外商用快速仿真软件或是针对特定仿真验证需求定制算法级的验证程序进行数字化仿真的方法。人在回路的仿真方法对设备、人员要求较高，需要大量的人员、设备参与验证，复杂度和成本较高；数字化仿真方法采用国外商用软件其模型算法较为固定，无法对其中某个算法模型进行替换进而进行技术验证，灵活开放性差，采用算法级定制的手段应用场景较为单一，系统根据特定验证需求定制开发，算法模型复用性差，通用性弱。因此目前亟需一种模型化开放式，可根据仿真验证需求对模型灵活加载和替换的空管仿真系统和方法。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种灵活、开放、轻便，可同时支撑方案验证与技术验证的空管运行仿真系统与方法。
本发明提供了一种模型化开放式空管运行仿真系统，包括仿真监视控制器、空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块、仿真资源数据库、仿真推演控制器、业务仿真模型组、数据共享服务、评估分析模块。
所述仿真监视控制器提供仿真方案的统一管理、仿真进度的统一控制、仿真态势的可视化监控等功能。
所述空管环境建模模块提供仿真环境基础要素的建模功能，建模要素包括：航路点、航路航线、进离场航线、管制扇区、机场、跑道、滑行道、停机位、滑行道关键点。
所述运行规则设置模块提供仿真规则的配置功能，配置的规则包括：跑道运行规则、停机位使用规则、滑行道运行规则、扇区移交规则、航路点过点间隔规则。
所述仿真计划生成模块提供待仿真飞行计划的制作功能，飞行计划制作方式包括：人工交互式制作、基于城市对的批量制作。
所述仿真资源数据库用于对仿真方案、仿真评估信息进行存储，并提供客户端、服务端进程间的数据共享服务，共享的数据包括仿真方案数据、仿真评估数据，仿真方案数据包括空管环境要素数据、规则数据、仿真计划数据，仿真评估数据包括仿真运行的统计指标数据；
所述仿真推演控制器用于，提供对业务仿真模型组统一调度管理功能，接收业务仿真模型组内仿真模型的业务事件注册消息，维护业务事件注册表；接收仿真监视控制器的控制信息，向业务仿真模型组分发仿真控制信息以及推演和回放时序信息；提供业务事件信息的路由控制功能，根据业务事件注册表中注册的仿真模型间的信息关系，进行业务事件信息的路由转发；
业务事件注册表由一组可动态调整的业务事件关联序列REGT组成，业务事件注册表REGT描述为：REGT＝{(E1,RL1),(E2,RL2),...,(En,RLn)}；
其中n代表当前业务事件数量，(En,RLn)代表第n个业务事件关联序列，En为第n个业务事件的事件消息类型，RLn为注册En业务事件的业务仿真模型序列，描述为：RLn＝{MDn1,MDn2,...,MDnk}；
其中k代表注册了第n个业务事件En的业务仿真模型数量，MDnk为第k个业务仿真模型代号；
所述业务仿真模型组是一组完成特定仿真验证需要所必须的业务仿真模型的集合，业务仿真模型组内的仿真模型能够通过模型注册的方式挂载到仿真推演控制器下，并能够接收仿真推演控制器推送的控制信息、时序信息和业务事件信息。
所述数据共享服务提供业务仿真模型组内部模型间内存数据共享的功能。
所述评估分析模块提供仿真结果的评估分析及评估可视化展示的功能。
所述仿真监视控制器、空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块、评估分析模块部署于客户端，其中所述评估分析模块独立部署，空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块以动态库形式部署在仿真监视控制器下；所述仿真资源数据库、仿真推演控制器、业务仿真模型组、数据共享服务部署于服务端，其中仿真资源数据库独立部署，业务仿真模型组、数据共享服务以动态库形式部署在仿真推演控制器下。
所述仿真推演控制器以网络消息的方式与仿真监视控制器进行控制信息的交互，借助仿真资源数据库进行初始数据信息的交互，以API(应用程序接口)消息的形式与业务仿真模型组进行交互。
所述仿真推演控制器包含模型配置XML文件，用于配置所需加载的业务仿真模型。
所述数据共享服务提供数据集创建、获取及数据集内数据读取的API接口，数据集以字符串型代码作为唯一标识，并通过唯一标识进行数据集的索引，在数据共享服务内部建立数据集关联关系列表，通过对数据集唯一标识与数据集数据的关联以及对数据集列表的统一管理，实现数据的快速索引与共享，数据集关联关系列表DSL描述为：DSL＝{(C1,DS1),(C2,DS2),...,(Cm,DSm)}
其中m为当前数据集的数量，(Cm,DSm)为第m个数据集的索引关系，Cm为第m个数据集的唯一标识，DSm为第m个数据集的存储索引。
本发明还提供了一种模型化开放式空管运行仿真方法，包括以下步骤：
步骤1，根据仿真验证需要规划业务仿真模型组中的模型组成，并对所需模型进行标准化改造；
步骤2，修改仿真推演控制器模型配置XML文件，配置业务仿真模型组中参与本次仿真的模型；
步骤3，通过空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块完成仿真环境构建、规则设置和仿真计划的制作；
步骤4，启动快速仿真，仿真推演控制器调度控制业务仿真模型组、数据共享服务以时序和事件为驱动完成仿真场景的推演，并将推演过程关键信息数据记录到仿真资源数据库；
步骤5，评估分析模块定时从仿真资源数据库获取当前仿真方案，并根据当前仿真方案的唯一标识ID从仿真资源数据库实时存储的仿真评估信息中关联获取当前仿真方案的推演关键信息，包括航班延误架次、延误时长、滑行距离、滑行时长、等待时长、冲突次数，基于推演关键信息统计分析并可视化展示分析结果；
步骤6，通过仿真监视控制器启动仿真回放，对推演过程进行可视化回放。
步骤1包括：
步骤1-1，基于数据共享服务所提供的数据共享接口创建模型相关的共享数据集，数据共享服务通过数据集管理动态增加所创建的数据集(Cm,DSm)；
步骤1-2，向仿真推演控制器注册模型所关注事件，注册推演和回放时序消息，仿真推演控制器在业务事件注册表REGT中查找所关注的事件En是否已经存在，如果存在则进一步判断事件En对应的业务仿真模型序列RLn是否已经包含本模型，如果不包含则在RLn中增加本模型，如果业务事件注册表REGT中未查找到所关注的事件En，则动态增加事件En和模型序列(En,RLn)，并将本模型加入到RLn中。
步骤4包括：
步骤4-1，仿真推演控制器接收仿真监视控制器推送的启动仿真信息，并将启动仿真以事件形式推送给业务仿真模型组中的各业务仿真模型，其中启动仿真信息包含当前仿真方案的ID；
步骤4-2，业务仿真模型组中的各业务仿真模型根据启动仿真信息中的当前仿真方案ID从仿真资源数据库中按需获取方案的空管环境建模信息、运行规则信息和仿真计划信息，并初始化共享数据集中的数据信息；
步骤4-3，仿真推演控制器根据仿真计划时间跨度循环推送推演时序信息，业务仿真模型组中的各业务仿真模型自动接收到时序信息，进行业务逻辑处理，并记录业务逻辑处理过程中的状态变化信息，存入模型状态信息变化数据集；模型状态信息变化数据集是共享数据集中的一类；
步骤4-4，业务仿真模型在进行业务逻辑处理过程中如果触发业务事件，则将业务事件推送给仿真推演控制器，仿真推演控制器根据业务事件注册表将事件交由相应模型处理，如果未触发业务事件，执行步骤4-3，直至推演时序结束为止。
步骤6包括：
步骤6-1，仿真监视控制器启动仿真回放，仿真推演控制器接收到仿真监视控制器发送的仿真回放消息，按仿真监视控制器指定的回放倍速推送仿真回放时序；
步骤6-2，业务仿真模型组中的各业务仿真模型依次接收到仿真回放时序，与模型状态信息变化数据集时戳比对，如果当前时序有状态变化信息，则推送状态变化信息；
步骤6-3，仿真监视控制器接收到状态变化信息更新仿真态势。
本发明与传统的技术手段相比，显著的优点包括：(1)本发明仿真模型可按需灵活加载和替换，开放性强，便于应用于技术验证场景；(2)本发明模型间信息交互采用事件驱动的方式实现，通过第三方注册-路由推送的方式实施，模型间无直接交互，耦合度低，便于模型的复用与集成；(3)本发明业务仿真模型间信息通过数据共享服务实现内存级共享，减少了传统分布式仿真模型间信息共享的网络传输压力；(4)本发明业务仿真模型通过动态库形式部署在仿真推演控制器下，以时序与事件驱动仿真推演，与分布式仿真相比仿真系统更轻便、时序控制更容易。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本发明实施例中所设计的空管运行仿真系统组成图。
图2是本发明实施例中空管运行仿真方法流程图。
图3是本发明实施例中禄口机场的飞行区仿真环境及规则设计示意图。
图4是本发明实施例中业务仿真模型组基于时序和事件驱动的推演仿真流程图。
具体实施方式
实施例1：
以机场飞行区空管运行仿真为例，结合附图具体说明一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法。
1、图1为本发明实施例中所设计的空管运行仿真系统组成图，包括仿真监视控制器、空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块、仿真资源数据库、仿真推演控制器、业务仿真模型组、数据共享服务、评估分析模块。
其中仿真监视控制器提供仿真方案的统一管理、仿真进度的统一控制、仿真态势的可视化监控等功能。空管环境建模模块提供仿真环境基础要素的建模功能，建模要素包括：航路点、航路航线、进离场航线、管制扇区、机场、跑道、滑行道、停机位、滑行道关键点。
运行规则设置模块提供仿真规则的配置功能，配置的规则包括：跑道运行规则、停机位使用规则、滑行道运行规则、扇区移交规则、航路点过点间隔规则。
定义跑道运行规则描述结构如下：
物理跑道代号，如“06-24”；
逻辑跑道代号，如“06”，指明跑道运行方向；
跑道起降属性，如“AD”，指明该跑道是否用于起飞、降落，或同时用于起降；
起降航空器间隔要求，以间隔规则数组集合描述间隔要求，间隔规则数组集合描述为：IR＝{(FP1,NP1,FT1,NT1,dis1),(FP2,NP2,FT2,NT2,dis2),...(FPn,NPn,FTn,NTn,disn)}，其中为FP前机机型，NP为后机机型，FT为前机起降标志，如“A”代表为降落航班，“D”代表起飞航班，NT为后机起降标志，dis为该前后机模式下的间隔要求。
定义停机位使用规则描述结构如下：
机位代号，如“56”；
适停机型要求，以适停的机型数组集合描述适停机型要求，适停的机型数组集合描述为：PR＝{PT1,PT2,...,PTn}，其中PT为具体的机型代号，如“A320”；
适停航空公司要求，以适停的航空公司数组集合描述适停航空公司要求，适停的航空公司数组集合描述为：AR＝{AC1,AC2,...,ACn}，其中AC为航空公司代号，如“CCA”；
滑行道运行规则描述结构如下：
滑行道代号，如“D5”；
滑行道关键点序列，以滑行道关键点数组集合描述该滑行道的组成，滑行道关键点数组集合描述为：TP＝{P1,P2,...,Pn}，其中P为组成滑行道的关键点代号；
滑行方向标识，如“B”代表双向通行，“F”代表正向单向通行，“R”代表反向单向通行；
滑行速度限制；单位为千米/小时，如60；
机型限制，以机型数组集合描述机型限制。
仿真计划生成模块提供待仿真飞行计划的制作功能，飞行计划制作方式包括：人工交互式制作、基于城市对的批量制作。
仿真资源数据库用于对仿真方案、仿真评估信息进行存储，并提供数据服务。仿真推演控制器提供对业务仿真模型组统一调度管理功能，接收业务仿真模型组内仿真模型的业务事件注册消息，维护业务事件注册表；接收仿真监视控制器的控制信息，向业务仿真模型组分发仿真控制信息以及推演和回放时序信息；提供业务事件信息的路由控制功能，根据业务仿真模型组内的业务事件注册关系，进行业务事件信息的路由转发，从而实现事件信息的统一路由管理，避免业务仿真模型间的直接交互，减小模型间的耦合，为模型灵活配置提供基础。业务仿真模型组根据实施例机场飞行区空管运行仿真的需要，主要包括塔台管制员模型、进近管制员模型、航空器模型、机位分配模型和管制系统模型，各仿真模型可通过模型注册的方式挂载到仿真推演控制器下，并可接收仿真推演控制器推送的控制信息、时序信息和业务事件信息。数据共享服务提供业务仿真模型组内部模型间内存数据共享的功能。评估分析模块提供仿真结果的评估分析及评估可视化展示的功能。
2、仿真监视控制器、空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块、评估分析模块部署于客户端，其中评估分析模块独立部署，空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块以动态库形式部署在仿真监视控制器下；仿真资源数据库、仿真推演控制器、业务仿真模型组、数据共享服务部署于服务端，其中仿真资源数据库独立部署，业务仿真模型组、数据共享服务以动态库形式部署在仿真推演控制器下。由于业务仿真模型组、数据共享服务以动态库形式部署在仿真推演控制器下，从而为模型间内存级的数据共享提供基础。
3、仿真推演控制器以网络消息的方式与仿真监视控制器进行控制信息的交互，借助仿真资源数据库进行初始数据信息的交互，以API消息的形式与业务仿真模型组进行交互。仅有仿真推演控制器与仿真监视控制器通过网络消息交互，而这两者交互的主要信息为控制信息，从而大幅减少了网络通信的压力，仿真推演控制器与业务模型组间通过API信息交互，进程内同步控制，避免了异步模式下模型组间仿真时序控制的难题。
4、仿真推演控制器包含模型配置XML文件，用于配置所需加载的业务仿真模型。通过配置可灵活加载、去除和替换参与仿真的业务仿真模型。模型配置XML文件具体内容包括模型名称、模型路径。
5、数据共享服务提供数据集创建、获取及数据集内数据读取的API接口。通过数据共享服务第三方提供数据共享，避免了模型间直接信息索取的耦合，进一步解耦业务仿真模型，为仿真模型的复用和灵活加载替换提供可能。
6、图2为本发明实施例中空管运行仿真方法流程图。
第一步根据本实施例的机场飞行区空管运行仿真需求确定业务仿真模型组中的模型包括：塔台管制员模型、进近管制员模型、航空器模型、机位分配模型和管制系统模型。根据各模型业务逻辑需要创建所需数据集，包括航空器模型创建航空器态势数据集、机位分配模型创建机位使用状态数据集、管制系统创建计划信息数据集，所有数据集均通过数据共享服务进行发布共享。同时各仿真模型通过标准化接口向仿真推演控制器注册模型所关注事件消息以及推演和回放时序消息，如航空器模型注册管制指令发布事件消息，事件消息类型以字符串形式表示。
第二步配置模型配置文件，修改xml文件，配置业务仿真模型组中参与本次仿真的模型，具体如下。
<Modules>
<Module Name＝"塔台管制员模型",Path＝"E:\Modules\TowerController.dll"/>
<Module Name＝"进近管制员模型",Path＝"E:\Modules\ApproachController.dll"/>
<Module Name＝"航空器模型",Path＝"E:\Modules\Aircraft.dll"/>
<Module Name＝"机位分配模型",Path＝"E:\Modules\StandAss.dll"/>
<Module Name＝"管制系统模型",Path＝"E:\Modules\ATCModule.dll"/>
</Modules>
第三步通过空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块构建仿真环境、设置运行规则，并制定仿真计划。本实施例以禄口机场为例，如图3所示为禄口机场的飞行区仿真环境及规则设计示意图，仿真环境包括机场跑道、机位、滑行道的构型、连接关系，设置跑道运行规则为06跑道起飞，07跑道降落，结合跑道运行方向设置滑行道滑行规则(以图3所示的P1-P2、P3-P4两段滑行道为例，P1-P2为双向通行滑行道，P3-P4为单向通行滑行道，滑行方向为P3到P4)，并基于禄口机场航班时刻表批量生成一天的飞行计划作为仿真计划，部分计划信息如下表1所示。
表1
航班号 计划起飞时间 起飞机场 目的机场 飞机注册号 机型
CES2941 8:00 ZSNJ RCMQ B1636 A320
DKH1675 8:05 ZSNJ ZYTX B9978 B738
CES2773 8:08 ZYTL ZSNJ B6759 B738
CES2862 8:10 ZSNJ ZBAA B2220 A320
CSN6452 8:13 ZUGY ZSNJ B6191 A319
CES2755 8:16 ZSNJ ZPPP B6472 A319
CSC8840 8:18 ZYHB ZSNJ B1887 A320
CSZ9573 8:20 ZSNJ ZUGY B5618 B738
CSN3699 8:22 ZGGG ZSNJ B6292 A320
JYH1039 8:25 ZSNJ ZYHB B1716 B738
… … … … … …
第四步启动快速仿真，仿真推演控制器调度控制业务仿真模型组、数据共享服务以时序和事件为驱动完成仿真场景的推演，并将推演过程关键信息数据记录到仿真资源数据库；
第五步评估分析模块定时从仿真资源数据库获取当前仿真方案，并根据当前仿真方案获取该方案的推演关键信息，统计分析并可视化展示分析结果。统计分析的内容包括：平均滑行时间、平均滑行距离、管制员在单位时间内对滑行冲突的调解次数、航班平均滑行等待时间、机位冲突次数。
第六步通过仿真监视控制器启动仿真回放，对推演过程进行可视化回放。
7、图4为本发明实施例中业务仿真模型组基于时序和事件驱动的推演仿真流程图。其中水平箭头代表推演过程中的时序和事件两类驱动，其中虚线箭头为事件驱动，实线箭头为时序驱动，模型间的事件驱动经仿真推演控制器路由转发推送到事件的关注方，从而减小模型间的直接交互，实现低耦合。
第一步仿真推演控制器接收仿真监视控制器推送的启动仿真信息，并将启动仿真以事件形式推送给业务仿真模型组中的各业务仿真模型；
第二步管制系统模型收到启动仿真事件信息后从当前仿真方案ID从仿真资源数据库中按需获取该方案的空管环境建模信息、运行规则信息和仿真计划信息，并初始化共享数据集中的数据信息；
第三步仿真推演控制器以1秒的逻辑时序步进，推送时序信息，驱动各业务仿真模型时序下的状态更新，并记录业务逻辑处理过程中的状态变化信息。以图4中的航空器模型为例，收到时序信号，触发航空器模型计算1秒时序步进下的航空器位置姿态变化情况，并记录；
第四步业务仿真模型在进行业务逻辑处理过程中如果触发业务事件(业务逻辑处理包括由时间驱动触发的业务逻辑处理，例如图4中塔台管制员模型推出的管制指令发布事件消息，以及由事件触发的逻辑处理，例如图4中塔台管制员模型推送的接收或拒绝事件消息)，则将业务事件推送给仿真推演控制器，仿真推演控制器根据业务事件注册表将事件交由相应模型处理，否则执行第三步，直至推演时序结束为止。以塔台管制员模型推出的管制指令发布事件消息为例，该事件消息需要由航空器模型进行接收和处理，但在本方法中并不是由塔台管制员模型直接推送给航空器模型，而是推送到仿真推演控制器，由仿真推演控制器查找业务事件注册表，再路由转发给航空器模型。正是由于这样的处理，塔台管制员模型和航空器模型才可以不需要关注于彼此的存在，只需关注于所需以及所能推送的事件消息，实现模型间的低耦合性，为仿真系统的模型开放性提供可能。
实施例2：
在实施例1的基础上调整机场跑道使用情况，通过客户端的运行规则设置模块设置跑道运行规则为07跑道起飞，06跑道降落，复用实施例1中的其他步骤，查看评估分析模块输出的评估分析指标数据，对比实施例1跑道运行模式为06跑道起飞，07跑道降落情况下的仿真评估指标数据，实例2的平均滑行时间比实例1平均滑行时间减少20％，从而借助本发明所提出的一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法实现了不同运行方案的对比验证。
实施例3：
在实施例1的基础上替换所使用的机位分配模型，更换为专利“一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法及调度系统”(ZL201910362225.4)所述的机位分配模型，如下所示，其中NewStandAss.dll为采用该专利方法的机位分配模型。
<Module Name＝"待验证机位分配模型",Path＝"E:\Modules\NewStandAss.dll"/>
复用实施例1中的其他步骤，通过加量仿真计划的方式，对比实施例1采用先到先服务机位分配模型情况下的仿真评估指标数据，实例2的机位分配方法机位单位时间内的吞吐量比实例1提高了10％，从而借助本发明所提出的一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法便捷地实现了新技术新算法的验证。
本发明提供了一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种模型化开放式空管运行仿真系统，其特征在于，包括仿真监视控制器、空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块、仿真资源数据库、仿真推演控制器、业务仿真模型组、数据共享服务、评估分析模块；
所述仿真监视控制器提供仿真方案的统一管理、仿真进度的统一控制、仿真态势的可视化监控功能；
所述空管环境建模模块提供仿真环境基础要素的建模功能，建模要素包括：航路点、航路航线、进离场航线、管制扇区、机场、跑道、滑行道、停机位、滑行道关键点；
所述运行规则设置模块提供仿真规则的配置功能，配置的规则包括：跑道运行规则、停机位使用规则、滑行道运行规则、扇区移交规则、航路点过点间隔规则；
所述仿真计划生成模块提供待仿真飞行计划的制作功能；
所述仿真资源数据库用于对仿真方案、仿真评估信息进行存储，并提供客户端、服务端进程间的数据共享服务，共享的数据包括仿真方案数据、仿真评估数据，仿真方案数据包括空管环境要素数据、规则数据、仿真计划数据，仿真评估数据包括仿真运行的统计指标数据；
所述仿真推演控制器用于，提供对业务仿真模型组统一调度管理功能，接收业务仿真模型组内仿真模型的业务事件注册消息，维护业务事件注册表；接收仿真监视控制器的控制信息，向业务仿真模型组分发仿真控制信息以及推演和回放时序信息；提供业务事件信息的路由控制功能，根据业务事件注册表中注册的仿真模型间的信息关系，进行业务事件信息的路由转发；
业务事件注册表由一组可动态调整的业务事件关联序列组成，业务事件注册表REGT描述为：REGT＝{(E1,RL1),(E2,RL2),...,(En,RLn)}；
其中n代表当前业务事件数量，(En,RLn)代表第n个业务事件关联序列，En为第n个业务事件的事件消息类型，RLn为注册En业务事件的业务仿真模型序列，描述为：RLn＝{MDn1,MDn2,...,MDnk}；
其中k代表注册了第n个业务事件En的业务仿真模型数量，MDnk为第k个业务仿真模型代号；
所述业务仿真模型组是一组完成特定仿真验证需要所必须的业务仿真模型的集合，业务仿真模型组内的仿真模型能够通过模型注册的方式挂载到仿真推演控制器下，并能够接收仿真推演控制器推送的控制信息、时序信息和业务事件信息；
所述数据共享服务提供业务仿真模型组内部模型间内存数据共享的功能；
所述评估分析模块提供仿真结果的评估分析及评估可视化展示的功能。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仿真监视控制器、空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块、评估分析模块部署于客户端，其中所述评估分析模块独立部署，空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块以动态库形式部署在仿真监视控制器下；所述仿真资源数据库、仿真推演控制器、业务仿真模型组、数据共享服务部署于服务端，其中仿真资源数据库独立部署，业务仿真模型组、数据共享服务以动态库形式部署在仿真推演控制器下。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述仿真推演控制器以网络消息的方式与仿真监视控制器进行控制信息的交互，借助仿真资源数据库进行初始数据信息的交互，以API消息的形式与业务仿真模型组进行交互。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：所述仿真推演控制器包含模型配置XML文件，用于配置所需加载的业务仿真模型。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：所述的数据共享服务提供数据集创建、获取及数据集内数据读取的API接口，数据集以字符串型代码作为唯一标识，并通过唯一标识进行数据集的索引，在数据共享服务内部建立数据集关联关系列表，通过对数据集唯一标识与数据集数据的关联以及对数据集列表的统一管理，实现数据的快速索引与共享，数据集关联关系列表DSL描述为：DSL＝{(C1,DS1),(C2,DS2),...,(Cm,DSm)}
其中m为当前数据集的数量，(Cm,DSm)为第m个数据集的索引关系，Cm为第m个数据集的唯一标识，DSm为第m个数据集的存储索引。
6.一种模型化开放式空管运行仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，根据仿真验证需要规划业务仿真模型组中的模型组成，并对所需模型进行标准化改造；
步骤2，修改仿真推演控制器模型配置XML文件，配置业务仿真模型组中参与本次仿真的模型；
步骤3，通过空管环境建模模块、运行规则设置模块、仿真计划生成模块完成仿真环境构建、规则设置和仿真计划的制作；
步骤4，启动快速仿真，仿真推演控制器调度控制业务仿真模型组、数据共享服务以时序和事件为驱动完成仿真场景的推演，并将推演过程关键信息数据记录到仿真资源数据库；
步骤5，评估分析模块定时从仿真资源数据库获取当前仿真方案，并根据当前仿真方案的唯一标识ID从仿真资源数据库实时存储的仿真评估信息中关联获取当前仿真方案的推演关键信息，包括航班延误架次、延误时长、滑行距离、滑行时长、等待时长、冲突次数，基于推演关键信息统计分析并可视化展示分析结果；
步骤6，通过仿真监视控制器启动仿真回放，对推演过程进行可视化回放。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤1-1，基于数据共享服务所提供的数据共享接口创建模型相关的共享数据集，数据共享服务通过数据集管理动态增加所创建的数据集(Cm,DSm)；
步骤1-2，向仿真推演控制器注册模型所关注事件，注册推演和回放时序消息，仿真推演控制器在业务事件注册表REGT中查找所关注的事件En是否已经存在，如果存在则进一步判断事件En对应的业务仿真模型序列RLn是否已经包含本模型，如果不包含则在RLn中增加本模型，如果业务事件注册表REGT中未查找到所关注的事件En，则动态增加事件En和模型序列(En,RLn)，并将本模型加入到RLn中。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤4包括：
步骤4-1，仿真推演控制器接收仿真监视控制器推送的启动仿真信息，并将启动仿真以事件形式推送给业务仿真模型组中的各业务仿真模型，其中启动仿真信息包含当前仿真方案的ID；
步骤4-2，业务仿真模型组中的各业务仿真模型根据启动仿真信息中的当前仿真方案ID从仿真资源数据库中按需获取方案的空管环境建模信息、运行规则信息和仿真计划信息，并初始化共享数据集中的数据信息；
步骤4-3，仿真推演控制器根据仿真计划时间跨度循环推送推演时序信息，业务仿真模型组中的各业务仿真模型自动接收到时序信息，进行业务逻辑处理，并记录业务逻辑处理过程中的状态变化信息，存入模型状态信息变化数据集；
步骤4-4，业务仿真模型在进行业务逻辑处理过程中如果触发业务事件，则将业务事件推送给仿真推演控制器，仿真推演控制器根据业务事件注册表将事件交由相应模型处理，如果未触发业务事件，执行步骤4-3，直至推演时序结束为止。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤6包括：
步骤6-1，仿真监视控制器启动仿真回放，仿真推演控制器接收到仿真监视控制器发送的仿真回放消息，按仿真监视控制器指定的回放倍速推送仿真回放时序；
步骤6-2，业务仿真模型组中的各业务仿真模型依次接收到仿真回放时序，与模型状态信息变化数据集时戳比对，如果当前时序有状态变化信息，则推送状态变化信息；
步骤6-3，仿真监视控制器接收到状态变化信息更新仿真态势。
CN202210134159.7A 2022-02-14 2022-02-14 一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法 Pending CN114626201A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210134159.7A CN114626201A (zh) 2022-02-14 2022-02-14 一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210134159.7A CN114626201A (zh) 2022-02-14 2022-02-14 一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114626201A true CN114626201A (zh) 2022-06-14

Family

ID=81898431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210134159.7A Pending CN114626201A (zh) 2022-02-14 2022-02-14 一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114626201A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115222851A (zh) * 2022-07-05 2022-10-21 上海烜翊科技有限公司 一种视景仿真方法、仿真系统、计算机设备和存储介质
CN116050189A (zh) * 2023-03-31 2023-05-02 河北纬坤电子科技有限公司 一种交通推演仿真的实验方法、系统、终端及存储介质
CN116720330A (zh) * 2023-05-23 2023-09-08 中国舰船研究设计中心 一种无人装备仿真试验系统
CN117593919A (zh) * 2024-01-18 2024-02-23 北京蓝天航空科技股份有限公司 飞行计划航路数据包组包方法及装置
CN118396390A (zh) * 2024-06-26 2024-07-26 中国民用航空总局第二研究所 机场群体性事件演化状态的确定方法、装置、设备及介质

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115222851A (zh) * 2022-07-05 2022-10-21 上海烜翊科技有限公司 一种视景仿真方法、仿真系统、计算机设备和存储介质
CN115222851B (zh) * 2022-07-05 2024-01-26 上海烜翊科技有限公司 一种视景仿真方法、仿真系统、计算机设备和存储介质
CN116050189A (zh) * 2023-03-31 2023-05-02 河北纬坤电子科技有限公司 一种交通推演仿真的实验方法、系统、终端及存储介质
CN116720330A (zh) * 2023-05-23 2023-09-08 中国舰船研究设计中心 一种无人装备仿真试验系统
CN116720330B (zh) * 2023-05-23 2024-05-28 中国舰船研究设计中心 一种无人装备仿真试验系统
CN117593919A (zh) * 2024-01-18 2024-02-23 北京蓝天航空科技股份有限公司 飞行计划航路数据包组包方法及装置
CN117593919B (zh) * 2024-01-18 2024-03-29 北京蓝天航空科技股份有限公司 飞行计划航路数据包组包方法及装置
CN118396390A (zh) * 2024-06-26 2024-07-26 中国民用航空总局第二研究所 机场群体性事件演化状态的确定方法、装置、设备及介质
CN118396390B (zh) * 2024-06-26 2024-09-10 中国民用航空总局第二研究所 机场群体性事件演化状态的确定方法、装置、设备及介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114626201A (zh) 一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法
CN103426331B (zh) 多机场协同放行系统航班排序决策方法
Liang et al. Integrated sequencing and merging aircraft to parallel runways with automated conflict resolution and advanced avionics capabilities
CN111915046B (zh) 用于输出信息的方法和装置
Bennell et al. Airport runway scheduling
Pradeep et al. Heuristic approach for arrival sequencing and scheduling for eVTOL aircraft in on-demand urban air mobility
US20030050746A1 (en) Method and system for tracking and prediction of aircraft trajectories
CN108573618A (zh) 航空中的基于轨迹的运行的弹性增强
JP2014032187A (ja) 飛行中に気象データを提供するための方法および装置
CN111310383B (zh) 基于htcpn的机场牵引车动态优化调度方法
CN102682626A (zh) 用于管理空中交通的方法和系统
CN102651175A (zh) 用于管理空中交通的方法和系统
CN110728857A (zh) 一种基于可垂直起降无人机的低空隔离空域交通管理方法
CN104751681A (zh) 一种基于统计学习模型的停机位分配方法
CN109741638B (zh) 一种进离场管理系统一体化协同运行方法
CN110069888B (zh) 一种机场场面模拟与路径优化方法
CN110428665B (zh) 一种航路与机场时隙协同分配的随机双层规划方法
CN113112874B (zh) 一种航路时隙与高度层协同优化分配方法
CN112330983A (zh) 不正常航班一体化智能恢复方法
US20210125512A1 (en) Aircraft parking stand assignment prediction
Dönmez et al. Air traffic management in parallel-point merge systems under wind uncertainties
CN116307542A (zh) 基于多计量点约束的进港排序方法及电子终端
CN115187093A (zh) 一种机场场面运行优化方法、装置、设备及可读存储介质
CN111950859B (zh) 航空通信数据链动态适配方法、装置和存储介质
Spirkovska Vertiport Dynamic Density

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination