基于运行规则的机场场面分布式运行仿真方法及系统

1.一种机场场面分布式运行仿真方法，其特征在于，包括：机场场面建模；机场运行规则建模；机场分布式交互建模；以及根据机场场面建模、机场运行规则建模和机场分布式交互建模进行机场场面分布式运行仿真；所述机场场面建模的方法包括：获取机场跑道数据并结构化，该机场跑道数据包括：跑道位置、可用机型、起降类型、落地脱离点、起飞等待点；获取机场滑行道数据并结构化，该机场滑行道数据包括：滑行道位置、可用机型、滑行道类型；获取机场停机位数据并结构化，该机场停机位数据包括：停机位位置、可用机型、可用航空公司、推出或滑入类型、相邻机位；所述机场运行规则建模的方法包括：获取机场跑道起降规则并结构化，该机场跑道起降规则包括：起飞间隔、落地间隔、起落间隔、落起间隔、跑道最大滑行速度、脱离点分配概率、等待点分配概率；获取机场流控管理规则并结构化，该机场流控管理规则包括：流控点、涉及机场、流控时段、流控间隔；获取机场滑行道滑行规则并结构化，该机场滑行道滑行规则包括：滑行对应跑道、滑行方向、使用机位、使用时段；获取机场停机位分配规则并结构化，该机场停机位分配规则包括：相邻机位分配规则、机型分配规则、廊桥分配规则、航空公司分配规则、机位冷却时间；所述机场分布式交互建模的方法包括：场面管制业务逻辑和信息订阅发布规范建模、塔台管制业务逻辑和信息订阅发布规范建模、飞行员业务逻辑和信息订阅发布规范建模、航空器业务逻辑和信息订阅发布规范建模和总线控制建模；所述场面管制业务逻辑和信息订阅发布规范建模中场面管制包括：机位分配、滑行路径分配、滑行冲突解脱、滑行时间预估、推出时刻分配；信息订阅发布包括：分配的机位信息、滑行路径信息、推出时刻信息、滑行指令信息、航空器移交信息；所述塔台管制业务逻辑和信息订阅发布规范建模中塔台管制包括：跑道分配、起飞等待点分配、起飞时刻分配、落地时刻分配；信息订阅发布包括起飞等待点信息、起降跑道信息、起降时刻信息、起降指令信息、航空器移交信息；所述飞行员业务逻辑和信息订阅发布规范建模中飞行员业务逻辑航空器操作指令分配；信息订阅发布包括：滑行速度指令、滑行方向指令、开车指令、起飞指令、落地指令；所述航空器业务逻辑和信息订阅发布规范建模中航空器业务逻辑包括：滑行状态计算；信息订阅发布包括：航空器姿态、状态、位置、滑行方向、滑行速度；所述总线控制建模中总线控制包括：时间驱动、信息订阅发布管理；所述根据机场场面建模、机场运行规则建模和机场分布式交互建模进行机场场面分布式运行仿真的方法包括：总线控制发送仿真时间驱动场面管制业务逻辑模型、塔台管制业务逻辑模型、飞行员业务逻辑模型和航空器业务逻辑模型进行业务逻辑计算，第N帧所有业务实体计算完毕后，发布第N帧的计算结果并请求第N+1帧的信息订阅，并重复该过程；从第N帧开始，场面管制实体接收相关信息并进行机位分配、滑行路径分配；其中机位分配方法包括：根据机位可用机型、可用航空公司类型获取可用机位{A 0 ,A 1 ,A 2 ,A 3 ,…A m }；每个可用机位查找各自相邻机位中的占用机位记录：{B 0 ,B 1 ,B 2 ,B 3 ,…B n }，分别获取此类机位的航班停靠时刻{T 0 ,T 1 ,T 2 ,T 3 ,…T n }，相邻机位停靠间隔为VP 1 ，当前仿真时刻记作T，则T-T n >VP 1 的机位即为相邻可用机位，从而获取机位相邻规则中筛选出可用机位为{C 0 ,C 1 ,C 2 ,C 3 ,…C k }；机位相邻规则中的可用机位{C 0 ,C 1 ,C 2 ,C 3 ,…C k }中，每个可用机位查找各自机位冷却时间记作VP 2 ，可用机位的上一个服务航班的推出时间记作{t 0 ,t 1 ,t 2 ,t 3 ,…t k }，当前仿真时刻记作T，T-t k >VP 2 的机位即为冷却可用机位；在每个冷却可用机位查找各自廊桥属性，按廊桥优先分配规则排序并随机分配其中一个可用机位，机位分配完毕；所述滑行路径分配方法包括：获取全部滑行路径点{H 1 ,H 2 ,H 3 ,…H m }，并形成m*m的矩阵，矩阵元素初始值均设置为0；查找所有滑行段，滑行路径点之间具备有向滑行段则矩阵中对应元素加权值1，更新矩阵；在权值为1的滑行段中继续查找条件滑行段，滑行段具备启用和禁用规则，记录启用的滑行段，并对矩阵中对应元素加权值1，更新矩阵；在权值为2的滑行段中继续查找条件滑行段，滑行段具备机位可用规则，记录航班占用机位可用的滑行段，并对矩阵中对应元素加权值1，更新矩阵；在权值为3的滑行段中继续查找条件滑行段，滑行段具备机型可用规则，记录航班所属机型可用的滑行段，并对矩阵中对应元素加权值1，更新矩阵；在权值为4的滑行段中继续查找条件滑行段，滑行段具备起降可用规则，记录航班起降类型可用的滑行段，并对矩阵中对应元素加权值1，更新矩阵；查找矩阵中权值为5的所有滑行段元素，形成可用滑行段网络，机位所属滑行点和跑道等待点为滑行路径的起点和终点，以两点作为索引查找可用最短路径作为航空器的滑行路径。 2.如权利要求1所述的机场场面分布式运行仿真方法，其特征在于，所述根据机场场面建模、机场运行规则建模和机场分布式交互建模进行机场场面分布式运行仿真的方法还包括：从第N帧开始，塔台管制实体接收相关信息并进行跑道分配、起降时刻分配；所述跑道分配方法包括：查找所有跑道，轮询跑道运行规则，根据航班起降类型、走廊口类型查找对应符合运行规则的跑道作为起降跑道；所述航班起降时刻分配方法包括：查找该跑道的起降安全间隔，记录跑道上一架航班的安排起降时刻，根据起降安全间隔分配本航班的起降时刻。 3.如权利要求2所述的机场场面分布式运行仿真方法，其特征在于，所述根据机场场面建模、机场运行规则建模和机场分布式交互建模进行机场场面分布式运行仿真的方法还包括：从第N帧开始，飞行员接收相关信息并通过指令控制和操作航空器运动；其中指令包括：滑行速度指令、滑行方向指令、开车指令和起飞或落地指令；滑行速度指令为交互影响航空器的速度，为航空器在第N+1帧的位置提供依据；滑行方向指令为交互影响航空器的滑行方向，为航空器在第N+1帧的位置提供依据；开车指令为影响航空器的状态，即从静止变为运动状态，开车指令后才具备滑行速度和滑行方向指令；起飞或落地指令为影响航空器的状态，即从滑行变为飞行或飞行变为滑行，同时起飞或落地指令因状态变更导致速度变更，能够影响航空器在第N+1帧的位置。 4.如权利要求3所述的机场场面分布式运行仿真方法，其特征在于，所述根据机场场面建模、机场运行规则建模和机场分布式交互建模进行机场场面分布式运行仿真的方法还包括：从第N帧开始，航空器实体接收相关信息并通过状态计算第N+1帧航空器自身的姿态、位置、状态、速度和航向；接收状态、速度指令、方向指令计算第N+1帧航空器的预计位置；滑行状态时，第N帧航空器位置为(X 1 ,Y 1 )，滑行速度为v，滑行方向为θ，每帧时长为t，则第N+1帧航空器预计位置为(X 1 +sinθ·v·t,Y 1 +cosθ·v·t)；起飞或落地状态时，根据飞行爬升率或下降率获取航空器的高度。 5.如权利要求4所述的机场场面分布式运行仿真方法，其特征在于，所述根据机场场面建模、机场运行规则建模和机场分布式交互建模进行机场场面分布式运行仿真的方法还包括：场面管制、塔台管制、航空器和飞行员在各自业务逻辑范围内进行机场场面分布式运行仿真。 6.一种采用如权利要求1-5任一项所述的机场场面分布式运行仿真方法的仿真系统，其特征在于，包括：场面建模模块，用于构建机场场面模型；运行规则建模模块，用于构建机场运行规则模型；分布式交互建模模块，用于构建机场分布式交互模型；以及仿真模块，根据机场场面模型、机场运行规则模型和机场分布式交互模型进行机场场面分布式运行仿真。