一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。仿真系统轻便灵活。仿真系统轻便灵活。

【技术实现步骤摘要】
一种模型化开放式空管运行仿真系统与方法


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术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。
[0004]本专利技术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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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),...,(E
n
,RL
n
)}；
[0012]其中n代表当前业务事件数量，(E
n
,RL
n
)代表第n个业务事件关联序列，E
n
为第n个业务事件的事件消息类型，RL
n
为注册E
n
业务事件的业务仿真模型序列，描述为：RL
n
＝{MD
n1
,MD
n2
,...,MD
nk
}；
[0013]其中k代表注册了第n个业务事件E
n
的业务仿真模型数量，MD
nk
为第k个业务仿真模型代号；
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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),...,(C
m
,DS
m
)}
[0021]其中m为当前数据集的数量，(C
m
,DS
m
)为第m个数据集的索引关系，C
m
为第m个数据集的唯一标识，DS
m
为第m个数据集的存储索引。
[0022]本专利技术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：
[0023]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；
[0024]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；
[0025]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；
[0026]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；
[0027]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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),...,(E
n
,RL
n
)}；其中n代表当前业务事件数量，(E
n
,RL
n
)代表第n个业务事件关联序列，E
n
为第n个业务事件的事件消息类型，RL
n
为注册E
n
业务事件的业务仿真模型序列，描述为：RL
n
＝{MD
n1
,MD
n2
,...,MD
nk
}；其中k代表注册了第n个业务事件E
n
的业务仿真模型数量，MD
nk
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),...,(C
m
,DS

【专利技术属性】
技术研发人员：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，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：