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管制-飞行状态相依网络模型及特性分析

李昂 聂党民 温祥西 王泽坤

李昂, 聂党民, 温祥西, 等 . 管制-飞行状态相依网络模型及特性分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(6): 1204-1213. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0400
引用本文: 李昂, 聂党民, 温祥西, 等 . 管制-飞行状态相依网络模型及特性分析[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(6): 1204-1213. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0400
LI Ang, NIE Dangmin, WEN Xiangxi, et al. Control-aircraft state interdependent network model and characteristic analysis[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(6): 1204-1213. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0400(in Chinese)
Citation: LI Ang, NIE Dangmin, WEN Xiangxi, et al. Control-aircraft state interdependent network model and characteristic analysis[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(6): 1204-1213. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0400(in Chinese)

管制-飞行状态相依网络模型及特性分析

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0400
基金项目: 

国家自然科学基金 71801221

陕西省自然科学基础研究计划 2018JQ7004

详细信息
    作者简介:

    李昂 男, 硕士研究生。主要研究方向:空管系统的相依网络

    聂党民 男, 硕士, 副教授, 硕士生导师。主要研究方向:空中交通管理、管制指挥与安全

    温祥西  男, 博士, 副教授。主要研究方向:航空网络、冲突探测与解脱

    王泽坤  男, 硕士研究生。主要研究方向:空中交通复杂性、冲突探测与解脱

    通讯作者:

    温祥西, E-mail: wxxajy@163.com

  • 中图分类号: V355

Control-aircraft state interdependent network model and characteristic analysis

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 71801221

Basic Research Plan of Natural Science of Shaanxi Province 2018JQ7004

More Information
  • 摘要:

    管制员和航空器是管制系统的关键所在,两者紧密关联、相互依存,分析其间的相互关系,能够加深对管制系统的理解,更好地维护其运行效率。为此,首先构建了一种由飞行状态网络和管制网络相耦合所组成的相依网络模型。其中,飞行状态网络由空中的航空器和彼此之间位置关系决定;管制网络由管制扇区及其之间的移交关系确定。然后根据管制员对航空器的调配难度确定依存边的权重。最后依据构建原则模拟生成人造网络,对该网络的节点度、点强和加权聚类系数以及网络效率和鲁棒性进行了分析。分析结果表明:所构建的相依网络模型能够反映管制员和航空器之间的相互关系,管制节点重要程度高于航空器节点。

     

  • 图 1  飞行状态网络示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of aircraft state network

    图 2  管制网络

    Figure 2.  Control network

    图 3  相依网络示意图

    Figure 3.  Schematic diagram of interdependent network

    图 4  相依网络模型仿真示意图

    Figure 4.  Simulation diagram of interdependent network model

    图 5  节点度的分布

    Figure 5.  Distribution of node degree

    图 6  节点点强的分布

    Figure 6.  Distribution of node weight

    图 7  节点加权聚类系数的分布

    Figure 7.  Distribution of weighted clustering coefficient of node

    图 8  管制节点失效后管制权的重分配规则

    Figure 8.  Redistribution rule of control power after control node failure

    图 9  相依网络全局指标变化情况

    Figure 9.  Change of global index in interdependent network

    表  1  节点度的数值

    Table  1.   Numerical value of node degree

    节点编号
    1 9
    2 9
    3 9
    4 9
    5 7
    48 5
    49 5
    50 5
    51 18
    52 24
    53 19
    54 23
    55 37
    56 29
    57 14
    58 25
    59 16
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    表  2  节点点强的数值

    Table  2.   Numerical value of node weight

    节点编号 点强/104
    1 0.086
    2 0.028
    3 3.45
    4 3.60
    5 0.019
    48 0.034
    49 0.057
    50 0.057
    51 0.079
    52 0.829
    53 0.138
    54 7.179
    55 12.56
    56 0.307
    57 0.10
    58 1.391
    59 0.548
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    表  3  节点加权聚类系数的数值

    Table  3.   Numerical of weighted clustering coefficient of node

    节点编号 加权聚类系数
    1 0.921
    2 0.870
    3 0.925
    4 0.925
    5 0.910
    48 0.966
    49 0.965
    50 0.965
    51 0.298
    52 0.297
    53 0.278
    54 0.333
    55 0.311
    56 0.277
    57 0.388
    58 0.278
    59 0.368
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    表  4  相依网络拓扑指标

    Table  4.   Topological index of interdependent network

    节点状态 网络效率 鲁棒性
    正常情况 0.1946 0.8561
    55号管制节点失效 0.179 0.7683
    59号管制节点失效 0.1903 0.8474
    54号管制节点失效 0.1798 0.7885
    56号管制节点失效 0.1845 0.8366
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-19
  • 录用日期:  2019-12-06
  • 网络出版日期:  2020-06-20

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