基于微分Petri网的民机航迹演化通用模型构建

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1、第46卷第2期2014年4月空航天大学UniversityofAeronautics报stronautlcs基于微分Petri网的民机航迹演化通用模型构建韩云祥汤新民韩松臣张明(南京航空航天大学民航学院，南京，210016)V01．46No．2Apr．2014摘要：为实现对未来大流量、高密度、小间隔条件下的空域实施管理，在战略航迹规划阶段，提出了一种模块化的战略航迹演化通用模型。建立了不同航段之间航空器状态动态切换的一类宏观Petri网演化模型，以及同一航段内航空器速度和高度两种特征参数值连续变化的3类微观Petri网演化模型。根据航空器特征参数值转化的

2、4种不同形式并基于航空器全飞行剖面的混杂运行特性，运用微分Petri网理论，定义了航空器的4种演化模式，通过组合各种演化模式得到了3种航空器基本演化模型。在满足航空器性能约束的前提下，通过设定lo个航段及15个高度和速度预设值，得到了全飞行剖面下各特征参数的演化图。结果表明，所设计的演化模型增强了航迹预测模型的通用性，能够反映航空器在水平剖面和垂直剖面内的状态变化。关键词：空中交通管制；航迹预测；演化模型；混杂Petri网；微分Petri网中图分类号：V355文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)02—0322—07Constructio

3、nofCivilAircraftTrajectoryEvolutionGeneralModelBasedonDifferentialPetri—NetHanYunxiang，TangXinmin，HanSongchen，ZhangMing(CollegeofCivilAviation，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Toresolvetheproblemoffutureairspacemanagementundertheconditiono

4、fgreattrafficflow，highdensity，andsmallseparation，amodularevolutionmodelisbuiltduringtheprocessofair—crafttrajectorystrategicplanning．AstateswitchmacroscopicPetri—netevolutionmodelandthreemi—crocosmicPetri—netevolutionmodelsaccompaniedwiththecontinuouschangeofaircraftspeedandheigh

5、tinthesamesegmentbasedontheaerodynamicsmodelsarepresented．Accordingtothedifferentformsofaircraftcharacteristicparameterconversionandthehybridevolutioncharacteristics，fourevolu—tionmodelsusingdifferentialPetri—．nettheoryandthreeevolutionmodesusingthecombinationofvari—OUSevolutionm

6、odelsaredefined．The4一Dtrajectoryevolutiongraphswithaircraftperformancecon—straintscanbeobtainedbysetting10flightsegmentsand15defaultsofheightandspeed．Theoreticala—nalysisandsimulationresultsdemonstratethattheproposedmodelscanenhancetheversatilityoftrajec—torypredictionmodelandref

7、lecttheaircrafthorizontalandverticaltrajectoryprofilesprecisely．Keywords：airtrafficcontrol；trajectoryprediction；evolutionmodel；hybridPetri—net；differentialPetrinetS随着全球航空运输业快速发展与空域资源有基金项目：国家自然科学基金(61174180，71271113)资助项学研联合创新资金一前瞻性联合研究(BY2012014)资助项目助项目；中国博士后科学基金(2014M550291)资助项目。

8、收稿日期：2012—11-23；修订日期：2013—10—08限矛盾的日益突出，