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《中国民用航空飞行学院》 2020年
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面向PBN运行的空管保障系统复杂网络模型研究

冉斌  
【摘要】:随着现代导航方式已经步入基于性能的导航时代(PBN-Performance Based Navigation),航空运输业规模的日益壮大,航线网络呈现集群化,复杂化特征。空管保障系统作为保障民航安全高效运行的重要支撑,其整体的稳定性和业务持续性对航空运行起着至关重要的作用。随着空管保障系统内部业务和外部环境的复杂程度日益增加,空管保障系统出现失效的风险也在不断增大。为了增强民航飞行的安全性,有效抵御突发事件对空管保障系统产生的影响,本文在PBN运行背景下,对通信、导航、监视设备的运行原理和协同运行机制展开分析,基于复杂网络理论,将空管保障系统拆分为导航网络、监视网络和通信网络三个网络层。网络以航路为边,飞行流量为权重,以DME、雷达和甚高频存在的覆盖重数为虚拟边,提出了面向PBN运行的空管保障系统加权多层网络模型。利用单层和多层复杂网络多种指标对网络重要节点进行识别,为预防网络级联失效提供了有力支撑。然后考虑到基于PBN运行的现代导航网络中,航路由多个DME对保障,存在冗余保护机制,运用带有节点崩溃概率的容量-负载模型分析在随机攻击和蓄意攻击模式下网络抵御级联失效的鲁棒性,并运用MATLAB进行试验仿真,研究影响网络鲁棒性的因素,控制级联失效的蔓延。最后,基于容量-负载模型构建了导航子网络和监视子网络构成的相似耦合相依网络。考虑网络负载特性,对耦合情况下网络级联失效的机理进行研究,用MATLAB进行试验仿真,探究影响相依网络抵御级联失效鲁棒性的影响因素。
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