基于petri网的管制自动移交系统及方法技术方案

一种基于petri网的航空管制自动移交系统，包括：位置信息获取模块，通过雷达探测航空器位置信息并实时更新航空器所处位置信息；管制功能区域划分模块，将航空器运行全过程分成多个管制功能区域；航空器运行模型建立模块，通过petri网对航空器在管制功能区域运行过程进行建模，建立航空器运行模型；航空器运行受控模型建立模块，根据航空管制部门提供的管制移交规则，利用petri网控制理论，将管制移交规则的形式转为petri网控制形式融入航空器运行模型，从而建立航空器运行受控模型；管制移交控制指令决策模块，将航空器位置信息、飞行计划融合到航空器运行受控模型，依据管制移交指令决策算法，判断管制是否移交，进而确定移交指令，发送管制信息。

【技术实现步骤摘要】
基于petri网的管制自动移交系统及方法
本专利技术涉及航空管制
，特别涉及一种基于petri网的管制自动移交系统及方法。
技术介绍
航空器从起飞到降落需要经历多个管制过程，从放行、滑行、起飞、爬升、进入航线、进港、下降、着陆、滑行、停机等所有的阶段都需要对航空器进行管制，对应的管制员席位有放行管制席位、离港地面管制席位、离港塔台管制席、离港进近管制席、其他进近管制席、进港进近管制席、进港塔台管制员席位、进港地面管制员席位等，其中管制移交分为分区内管制移交和分区间管制移交，放行管制席位、离港地面管制席位、离港塔台管制席、离港进近管制席之间的管制移交属于分区内管制移交；进近管制席之间的管制移交属于分区间的管制移交。在航空器运行过程中，各席位管制员根据飞行计划、管制范围和权限对航空器进行管制和管制移交。随着我国航空事业的蓬勃发展，空中交通流量的迅速增加，为了更安全，高效的指挥好空中交通，在保证飞行安全的前提下，缩小飞行间隔，加大飞行流量，从根本上解决流量密集空域的交通拥挤问题是当前迫切需要解决的问题。其中管制员移交效率已经成为影响航班运行进程、飞行流量控制的关键因素。目前分区内管制移交主要通过纸质进程单手工传递、电子进程单发送传递、电话语音交互传递等形式，分区之间管制移交主要通过AIDC(IdentificationandDataCollection，自动识别与数据采集)电报传递形式，这些人工传递方式或半自动化方式，容易出现错误、遗忘、遗漏等问题，而且传递效率非常低下，已经成为加大飞行流量、提高空域利用率的瓶颈，不能满足现今大飞行流量的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，解决现有管制移交过程中存在效率低下，过于依赖人工操作，容易出现“错、忘、漏”等局限性，提供一种基于petri网的管制自动移交方法。本专利技术根据航空器当前态势和飞行计划，以及划分的管制功能区域，当航空器在上一管制区域运行即将结束，同时即将到达下一管制区域时，根据管制移交规则和下一管制区域态势，自动判断是否进行管制移交，并发送相关指令到下一管制区域，实现管制移交的自动化。这一专利技术将有效降低管制员操作负荷、提高管制移交效率，加大空域飞行流量。一种基于petri网的航空管制自动移交系统，其包括如下模块：位置信息获取模块，用于探测航空器位置信息，并实时新航空器所处位置信息；管制功能区域划分模块，用于将航空器运行全过程分成多个管制功能区域，并判断航空器当前所处的管制功能区域；航空器运行模型建立模块，用于通过petri网对航空器在管制功能区域运行过程进行建模，建立航空器运行模型；航空器运行受控模型建立模块，用于根据航空管制部门提供的管制移交规则，利用petri网控制理论，将管制移交规则的形式转为petri网控制形式融入航空器运行模型，从而建立航空器运行受控模型；管制移交控制指令决策模块，用于将航空器位置信息、飞行计划融合到航空器运行受控模型，依据管制移交指令决策算法，判断管制是否移交，进而确定移交指令，发送管制信息。一种基于petri网的航空管制自动移交方法，其包括如下步骤：S1、探测航空器位置信息，并实时新航空器所处位置信息；S2、将航空器运行全过程分成多个管制功能区域，并判断航空器当前所处的管制功能区域；S3、通过petri网对航空器在管制功能区域运行过程进行建模，建立航空器运行模型；S4、根据航空管制部门提供的管制移交规则，利用petri网控制理论，将管制移交规则的形式转为petri网控制形式融入航空器运行模型，从而建立航空器运行受控模型；S5、将航空器位置信息、飞行计划融合到航空器运行受控模型，依据管制移交指令决策算法，判断管制是否移交，进而确定移交指令，发送管制信息。本专利技术提供的基于petri网的航空管制自动移交系统及方法：本专利技术充分考虑了航空器运行过程特点，综合考虑航空器在不同管制功能区域实际情况，克服了人工传递方式或半自动化方式，容易出现错误、遗忘、遗漏等缺陷，并具有如下优点：1、将航空管制移交方式由原有人工操作方式转变为自动移交方式，减少管制员工作量，降低管制员负荷。2、自动移交利用基于petri运行模型的管制规则智能算法，比人工操作花费时间缩短，提高运行效率，加大空域飞行流量。附图说明图1是本专利技术实施的基于petri网的航空管制自动移交系统结构框图；图2为管制功能区域划分示意图；图3为航空器运行模型；图4是图1中管制移交控制指令决策模块的结构框图；图5是管制移交指令决策过程图；图6是本专利技术实施的基于petri网的航空管制自动移交方法流程图；图7是图6中步骤S5的子流程图。具体实施方式如图1所示，一种基于petri网的航空管制自动移交系统，其包括如下模块：位置信息获取模块10，用于探测航空器位置信息，并实时新航空器所处位置信息。探测的方式包括但不限于通过雷达、ADS-B等方式。管制功能区域划分模块20，用于将航空器运行全过程分成多个管制功能区域，并判断航空器当前所处的管制功能区域。可选地，在本专利技术实施例所述的基于petri网的航空管制自动移交系统中，所述管制功能区域划分模块20中将航空器运行全过程分成多个管制功能区域包括：获取航空器的飞行计划信息、运行全过程管制区信息以及电子进程单，并结合实时更新的航空器所处位置信息，对航空器运行全过程分成多个管制功能区域。可选地，如图2所示，在本专利技术实施例所述的基于petri网的航空管制自动移交系统中，所述管制功能区域划分模块20中将航空器运行全过程管制定义为活动区域Q，管制区域边界线集合称为L，L＝{l1,l2,…li,…l8}，通过离散化，利用管制移交边界线L对活动区域Q进行分割，Q＝{Q1,Q2…Qi…Q9}；其中Q1表示放行管制区域；Q2表示离港地面管制区域；Q3表示离港塔台管制区域；Q4表示离港进近管制区域；Q5表示其他管制区域；Q6表示进港进近管制区域；Q7表示进港塔台管制区域；Q8表示进港地面管制区域；Q9表示进港回收管制区域。其中放行管制区域可以描述为放行管制席位管制的区域，该区域需要将航空器放行许可指令传达给离港地面管制区域；离港地面管制区域可以描述为离港地面管制席位管制的区域，主要负责监视和引导航空器在场面上的滑行，待航空器完成场面滑行过程后，将管制移交到离港塔台管制区域；离港塔台管制区域可以描述为离港塔台管制席位管制的区域，主要负责发布起飞指令，监视起飞状态等，待完成该区域任务后，将管制移交给离港进近管制区域；离港进近管制区域负责监视与引导航空器在航路上的飞行，并最终将航空器移交给进港进近管制区域管制，然后逐步将管制权进行移交，直到航空器进入停机坪。本专利技术实施例不再区别分区内和分区间的管制移交方式，所有区域按照管制功能进行划分后，统一利用本专利技术实施例进行管制自动移交。航空器运行模型建立模块30，用于通过petri网对航空器在管制功能区域运行过程进行建模，建立航空器运行模型。Petri网是一种过程模型，Petri网的元素包括：库所(Place)圆形节点；变迁(Transition)方形节点；有向弧(Connection)是库所和变迁之间的有向弧；令牌(Token)是库所中的动态对象，可以从一个库所移动到另一个库所。航空器运行受控模型建立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于petri网的航空管制自动移交系统，其特征在于，其包括如下模块：位置信息获取模块，用于探测航空器位置信息，并实时新航空器所处位置信息；管制功能区域划分模块，用于将航空器运行全过程分成多个管制功能区域，并判断航空器当前所处的管制功能区域；航空器运行模型建立模块，用于通过petri网对航空器在管制功能区域运行过程进行建模，建立航空器运行模型；航空器运行受控模型建立模块，用于根据航空管制部门提供的管制移交规则，利用petri网控制理论，将管制移交规则的形式转为petri网控制形式融入航空器运行模型，从而建立航空器运行受控模型；管制移交控制指令决策模块，用于将航空器位置信息、飞行计划融合到航空器运行受控模型，依据管制移交指令决策算法，判断管制是否移交，进而确定移交指令，发送管制信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于petri网的航空管制自动移交系统，其特征在于，其包括如下模块：位置信息获取模块，用于探测航空器位置信息，并实时更新航空器所处位置信息；管制功能区域划分模块，用于将航空器运行全过程分成多个管制功能区域，并判断航空器当前所处的管制功能区域；航空器运行模型建立模块，用于通过petri网对航空器在管制功能区域运行过程进行建模，建立航空器运行模型；航空器运行受控模型建立模块，用于根据航空管制部门提供的管制移交规则，利用petri网控制理论，将管制移交规则的形式转为petri网控制形式融入航空器运行模型，从而建立航空器运行受控模型；管制移交控制指令决策模块，用于将航空器位置信息、飞行计划融合到航空器运行受控模型，依据管制移交指令决策算法，判断管制是否移交，进而确定移交指令，发送管制信息；所述管制移交控制指令决策模块包括：规则设置单元，用于设置变迁状态、变迁的使能规则以及管制移交控制指令映射规则；其中变迁状态E＝{0,1}，其中1表示变迁t使能，0表示变迁t失能；变迁的使能规则为：设某一变迁t的输入库所集为Pin＝{pi|pi∈*t}，则当该变迁的所有输入库所中的标识数大于等于其对应前向弧权重时，符合变迁激发条件，则该变迁使能，否则该变迁失能，变迁使能的公式如下：对航空器运行模型N，变迁状态集E到管制移交控制指令集U的映射为γ:管制移交控制指令映射规则为：当变迁t状态为1时，决策出变迁t对应的管制移交控制指令为开启on，当t状态为0时，决策出变迁t对应的管制移交控制指令为关闭off；航空器信息获取单元，用于获取航空器的飞行计划信息、运行全过程管制区信息以及电子进程单确定活动区域运行模型N中航空器分布态势m、权重Wpre；移交控制指令获取单元，用于根据变迁的使能规则，确定当前变迁状态为1或0；并根据管制移交控制指令映射规则，确定相关管制移交控制指令为指令on或off；管制信息发送单元、输出管制移交控制指令并驱动管制信息发送，并重复依次启动航空器信息获取单元、移交控制指令获取单元、管制信息发送单元的功能。2.如权利要求1所述的基于petri网的航空管制自动移交系统，其特征在于，所述管制功能区域划分模块中将航空器运行全过程分成多个管制功能区域包括：获取航空器的飞行计划信息、运行全过程管制区信息以及电子进程单，并结合实时更新的航空器所处位置信息，对航空器运行全过程分成多个管制功能区域。3.如权利要求2所述的基于petri网的航空管制自动移交系统，其特征在于，所述管制功能区域划分模块中将航空器运行全过程管制定义为活动区域Q，管制区域边界线集合称为L，L＝{l1,l2,...,li,...,l8}，通过离散化，利用管制移交边界线L对活动区域Q进行分割，Q＝{Q1,Q2,...,Qi,...,Q9}；其中Q1表示放行管制区域；Q2表示离港地面管制区域；Q3表示离港塔台管制区域；Q4表示离港进近管制区域；Q5表示其他管制区域；Q6表示进港进近管制区域；Q7表示进港塔台管制区域；Q8表示进港地面管制区域；Q9表示进港回收管制区域。4.如权利要求3所述的基于petri网的航空管制自动移交系统，其特征在于，所述航空器运行模型建立模块中航空器运行模型如下：N＝(P,T,Pre,Post,m)，其中：P为库所集合，表示管制区域，P＝(p1,p2...pi...p9)；T为变迁集合，表示为管制区域分界线，T＝{t1,t2...ti...t8}；Pre表示为P×T的流关系，其权重为Wpre，表示航...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，陈平，何志峰，陈爽，罗文三，刘凌慧，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零九研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42