基于复杂网络理论的陆基空管保障系统布局优化研究

论文摘要

民航空管陆基保障系统作为保障民航空管安全运行和维护航班正常保障能力的基础,对民航航班正常运行有着重要意义。虽然我国空管陆基保障设备已经进行了长时间的建设,但随着民航航线网络化的不断加强,空管陆基保障设备保障能力不足的问题也日益突出。航班流量需求日益增长与空管陆基保障设备建设比较滞后形成了矛盾。本文针对导航设备、通信设备和监视设备各自的工作特点,构建以导航台设备为节点,存在航班通行的航路抽象为边,以相邻两个导航设备存在航班飞行作为边权,通信网络与监视网络对整个陆基空管保障体系的作用作为加权的陆基空管保障系统复杂网络模型。以西南地区陆基空管保障系统为例,研究成都（含重庆）管制区、昆明管制区和贵阳管制区三个地区的基本特征参数和关联特征参数两方面的复杂网络特征参数,证明陆基空管保障系统的连接偏好性。提出基于改进拓扑势的节点重要性评估算法,相比基于度的评价算法、基于介数的评价算法和基于K-Shell算法在蓄意攻击下的网络效率得到提升。以西南地区为研究对象,研究陆基空管保障系统布局优化问题。研究针对识别的薄弱地点依次增添导航台或监视设备,考虑成本、节点重要性和网络结构等要素,分别构建导航台和监视台站的布局优化模型。以西南地区成都（含重庆）管制区、昆明管制区和贵阳管制区同时进行导航台选址为例进行研究,采用粒子群方法求解这个多目标搜索问题,得到西南地区陆基空管保障系统优化布局结果。开发导航台辅助决策软件,实现选址结果的可视化。最后对本文的研究进行总结和展望。

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摘要

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第一章绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 复杂网络理论研究现状

1.2.2 空管保障设备布局优化研究现状

1.2.3 复杂网络节点重要性研究现状

1.3 本文研究内容

1.4 本文创新点

第二章复杂网络理论与陆基空管保障设备运行分析

2.1 复杂网络理论

2.1.1 复杂网络理论概述

2.2 陆基空管保障设备分类及运行分析

2.2.1 导航设备分类及运行分析

2.2.2 通信设备分类及运行分析

2.2.3 监视设备分类及运行分析

2.2.4 陆基空管保障设备协同运行

2.3 本章小结

第三章陆基空管保障设备网络建模及特征分析

3.1 保障体系网络模型特征参数

3.1.1 保障体系网络模型的基本特征参数

3.1.2 保障体系网络模型的关联特征参数

3.2 陆基空管保障系统复杂网络建模

3.3 陆基空管保障体系网络特征实证分析

3.3.1 保障体系网络模型的基本特征分析

3.3.2 保障体系网络模型的关联特征分析

3.4 本章小结

第四章陆基空管保障系统节点重要性评价研究

4.1 节点重要性评估模型

4.2 陆基空管保障体系节点重要性评估

4.2.1 算例计算

4.2.2 算例结果分析

4.3 本章小结

第五章空管陆基保障设备布局优化研究

5.1 导航设备布局优化

5.1.1 导航设备布局优化模型假设

5.1.2 导航设备布局优化模型参数设置

5.1.3 导航设备布局优化模型约束条件

5.1.4 导航设备布局优化模型构建

5.2 监视设备布局优化

5.2.1 监视设备布局优化模型假设

5.2.2 监视设备布局优化模型参数设置

5.2.3 监视设备布局优化模型约束条件

5.2.4 监视设备布局优化模型构建

5.3 基于西南地区的算例分析

5.3.1 导航设备布局优化模型构建

5.3.2 导航设备布局优化模型数据处理

5.3.3 导航设备布局优化模型求解

5.3.4 导航设备布局优化模型结果

5.3.5 导航设备布局优化辅助决策软件

5.4 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李肖琳

导师: 潘卫军,霍志勤

关键词: 复杂网络理论,陆基空管设备,布局优化,粒子群算法

来源: 中国民用航空飞行学院

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 数学,航空航天科学与工程

单位: 中国民用航空飞行学院

基金: 国家自然基金项目(面向突发事件预防的空管保障系统扩展规划研究),民航安全能力建设项目(基于复杂网络理论的空管运行风险识别及控制研究)

分类号: V355.1;O157.5

总页数: 76

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