基于Agent的民航飞行新技术仿真验证研究

摘要

随着全球航空业快速发展，航空运输量持续增加，使得航班延误、空中交通拥堵、空域资源紧张、管制工作负荷过大等问题日益严峻。针对这个现状，各国开始积极推广民航飞行新技术的应用，向新技术要安全、要效率、要效益。然而，由于我国缺乏系统有效的仿真验证手段，加上国外实施技术封锁，使得新技术的推广过程十分缓慢，不仅造成巨大的人力和资金的浪费，同时面临着严峻的安全风险。 另外，在互联网、物联网时代下，围绕大数据和人工智能技术而诞生的智能交通概念成为当今社会研究的热点问题。就从地面智能交通来说，它是基于海量数据的收集、分析、挖掘，来预测未来交通态势，提前实施调配方案以促进交通稳定顺畅运行。而映射到空中交通领域，CNS/ATM等相关飞行新技术的发展与应用，使得航空器的导航性能更高、环境感知能力更强，地面的监视手段更丰富，如果通信带宽能够增加，那么行业再向前发展，就可以达到智能飞行、智慧飞行层面。 基于智能飞行、智慧飞行概念，本文构建了多Agent飞行仿真验证系统，并给出了具体的实现方案。具体体工作如下：1、基于民航运行体系及飞行新技术特点，确定了采用基于Agent的分布式仿真技术作为飞行仿真手段；2、建立了多Agent飞行仿真系统理论，并将它映射到具体的实现功能框架；3、对应航空器Agent，开发了飞行仿真客户端，主要利用模拟飞行软件建立基本飞行环境，并开发飞行控制程序模拟飞行员操纵过程，使飞机实现智能化、智慧化；4、签派Agent、气象Agent、空域Agent映射到数据库，而管制Agent对应于大数据处理平台，用于宏观空域运行决策；5、基于多个飞行客户端、数据库服务器端、大数据处理平台构建了分布式飞行仿真平台，然后在平台上，开展4D飞行技术的研究与验证工作。

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摘 要

ABSTRACT

图表清单

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外相关研究现状综述

1.2.1复杂系统仿真技术

1.2.2飞行仿真验证技术

1.3 论文内容与结构安排

第二章 飞行仿真验证系统分析与设计

2.1 民航运行体系及规则

2.2 飞行新技术特点

2.3 仿真技术分析

2.3.1 仿真工作流程

2.3.2 分布式仿真基本结构

2.4 多Agent技术

2.4.1 Agent定义及属性

2.4.2 Agent内部结构

2.4.3 多Agent系统

2.5 飞行仿真系统设计

2.5.1 系统设计原则

2.5.2 多Agent飞行仿真设计

2.5.3 飞行仿真性能要求

2.6 系统仿真框架

2.6.1 Agent映射关系

2.6.2 仿真功能框架

2.7 本章小结

第三章 飞行仿真客户端的构建

3.1航空器Agent

3.2飞行客户端设计

3.3微软模拟飞行

3.4数据接口程序

3.4.1 FSUIPC接口插件

3.4.2 数据接口程序设计

3.5飞行控制程序

3.5.1 Simulink开发环境

3.5.2 PID控制理论

3.5.3基本飞行控制原理

3.5.4飞行控制程序设计与实现

3.5.5虚拟串口通信

3.6 飞行决策

3.7 数据通信

3.8 飞行测试与结果分析

3.8.1飞行测试

3.8.2结果分析

3.9本章小结

第四章 分布式飞行仿真系统实现与验证

4.1 仿真需求分析

4.2 数据库开发与设计

4.2.1 SQL Server数据库

4.2.2 相关数据表的建立

4.3 大数据处理平台

4.3.1 大数据应用

4.3.2 云服务资源

4.3.3 Storm实时数据处理平台

4.4 系统仿真网络布局

4.5 系统仿真运行原理

4.6 4-D飞行验证与分析

4.6.1 4-D飞行技术概念

4.6.2 4-D飞行测试与结果分析

4.7 本章小结

总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

附录 程序核心代码