基于传感器网络的跑道入侵防御系统研究

摘要

随着航空运输活动的急剧增加,机场场面安全存在极大的安全隐患,实现机场场面交通自动化控制显得尤为迫切,针对现有监视和控制方式存在的缺陷,提出了一种基于传感器网络的跑道入侵防御系统,并对其中的跑道交通态势重建、目标感知事件驱动的跑道入侵控制策略等问题进行重点了研究。
　　本文首先确立基于传感器网络的跑道入侵系统目标,对系统功能需求进行分析,然后从结构层次上构建了系统总体框架,并对系统进行模块化划分,详细分析各模块对应功能。
　　针对系统中跑道交通态势重建问题,本文从动力学及运动学角度建立航空器在跑道区域的连续运动模型,并根据传感器网络的布局和跑道运行过程建立基于Petri网的航空器离散状态转移模型。构造了基于传感器探测数据的航空器运动混杂模型,并通过案例对比了连续模型预测数据、混杂模型预测数据和实际数据,验证了利用混杂模型进行跑道交通态势重建的准确性。
　　为实现跑道入侵自动防御,本文着重研究了基于目标感知事件驱动的跑道入侵控制策略,首先将跑道运行规则转化为跑道运行状态禁止问题,通过设计标识运行控制器避免跑道入侵,并提出基于不可并发事件下的优先等级控制策略,并给出基于变迁状态的停止排灯控制指令决策方法,最后通过算例证明了该跑道入侵控制策略的有效性。
　　基于仿真系统功能的需求,本文最后详细给出了跑道入侵仿真防御系统的实现原理和过程,展示了该仿真系统利用VC平台以及STM32控制模块重建的前台仿真界面和后台沙盘控制系统,最终实现管制员直观监视跑道运行状况和跑道入侵自动防御双重功能。

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第一章 绪论

1.1课题研究的必要性和重要性、意义

1.2课题研究的国内外现状分析

1.3本文的研究内容

1.4本文章节安排

第二章 传感器网络跑道入侵控制系统分析

2.1前言

2.2系统目标

2.3 系统功能需求分析

2.4 跑道入侵防御系统总体框架

2.5本章小结

第三章 跑道交通态势重建研究

3.1前言

3.2航空器动力学分析

3.3航空器运动连续模型

3.4航空器运动离散模型

3.5航空器运动混杂模型

3.6案例仿真分析

3.7本章小结

第四章 跑道入侵控制策略

4.1前言

4.2.跑道入侵类型

4.3 标识运行控制规范模型

4.4 标识运行控制器设计

4.5 控制指令决策算法

4.6控制策略优化

4.7本章小结

第五章 基于VC和STM32的跑道入侵防御仿真系统设计

5.1引言

5.2仿真系统总体实现结构

5.3跑道入侵防御仿真系统整体功能介绍

5.4跑道入侵防御仿真试验

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文