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基于复杂网络理论的空管设备保障规划研究

作　者: 黄魁
导　师: 韩松臣
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 空管设备系统复杂网络设备配置规划网络特征
分类号: V355
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

持续增长的空中交通流量给民航保障提出了更高的要求，空管设备的正常化运转是是进行空管服务的重要前提。当发生重大灾害时，空管关键设备持续运行的风险性会增大，由此加强空管设备保障能力建设就显得尤为重要。空管设备保障规划，是提高空管综合服务保障能力、实现空管服务的连续不间断性的重要基础和保证。空管设备作用于航路，构建空管设备作用下的航路网络可以研究空管设备的保障性。航路上空管设备协同运行才能保障航路的正常运行，因此需要通过网络理论分析方法研究空管设备的复杂性。本文首次根据复杂网络理论对空管设备保障性进行评估，并提出了设备规划选址模型。首先对空管设备进行运行分析，描述了空管设备协同运行方式和航路失效故障树；在对单航路分析的基础上，根据航路网络构建的导航网络、监视/VHF网络，得到了空管设备系统的组织方法和整体可靠度评估模型，空管设备网络连接方式满足复杂网络特性，建立空管设备系统结构复杂性研究模型，包含统计指标和方法，并对网络中的边赋予权重，考虑了航距因素对空管设备保障能力的影响；接着利用测评指标和模型对西南地区航路网络进行分析，包含导航设备对航路的保障性，设备之间的关联性，空管设备系统的鲁棒性和脆弱性评估，分析整个网络的结构特性，利用有目的的攻击和随机攻击方式破坏网络节点，分析突发事件对航路网络结构的冲击作用及对空管设备可靠度影响的程度，得到现有航线网络条件下空管设备系统中可靠性较低和运行持续性较差的薄弱环节和区域，为相应保障设备的有效配置提供理论依据，确保空管设系统在非常规突发事件情景下运行的可靠性和持续性；其次，建立了以降低关键区域的关键性指数为目的的导航台选址模型和考虑流量因素的雷达多重覆盖最优化配置模型，模型的求解算法是以遗传算法为核心的启发式算法。最后对本文工作进行总结和展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-12
第一章绪论  12-19
  1.1 研究背景及意义  12-13
    1.1.1 研究背景  12
    1.1.2 研究意义  12-13
  1.2 国内外研究及应用现状  13-18
    1.2.1 国内外设备保障规划研究及应用现状  13-14
    1.2.2 复杂网络理论在设备保障规划和航空网络中的研究及应用现状  14-16
    1.2.3 设备网络系统可靠性与脆弱性研究及应用现状  16-18
  1.3 本文的主要内容  18-19
第二章空管设备运行分析  19-28
  2.1 空管设备分类  19
  2.2 空管设备运行原理  19-23
    2.2.1 VHF 通信设备  19-21
    2.2.2 导航设备  21
    2.2.3 监视设备  21-23
  2.3 空管设备协同运行  23-25
  2.4 航路失效空管设备故障树定性分析  25-27
    2.4.1 故障树分析法  25
    2.4.2 单航路失效建立设备故障树  25-26
    2.4.3 航路失效下的设备故障树分析  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章空管设备系统网络性和复杂性研究  28-44
  3.1 空管设备系统网络性特点  28-37
    3.1.1 导航设备系统构建  28-31
    3.1.2 监视设备系统构建  31-34
    3.1.3 空管设备网络系统  34-35
    3.1.4 空管设备网络可靠性建模  35-37
  3.2 空管设备系统复杂性特点  37-43
    3.2.1 空管设备网络的特点  37
    3.2.2 空管设备复杂网络性特点  37-38
    3.2.3 空管设备网络统计指标  38-40
    3.2.4 空管设备加权网络模型  40-43
  3.3 本章小结  43-44
第四章空管设备系统保障性实证研究  44-58
  4.1 空管设备网络研究  44-52
    4.1.1 空管设备网络特征分析  44-47
    4.1.2 空管设备加权网络特征分析  47-50
    4.1.3 设备关联性分析  50-52
    4.1.4 研究结论  52
  4.2 空管设备系统鲁棒性与脆弱性研究  52-57
    4.2.1 鲁棒性与脆弱性  52-53
    4.2.2 出错和攻击对网络结构影响  53-54
    4.2.3 出错和攻击对设备系统可靠性影响  54-56
    4.2.4 研究结论  56-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章空管设备配置规划研究  58-73
  5.1 导航台配置规划模型  58-61
    5.1.1 问题描述  58
    5.1.2 模型假设  58-59
    5.1.3 参数定义  59
    5.1.4 目标函数  59-60
    5.1.5 模型约束  60-61
    5.1.6 数学模型  61
  5.2 雷达/VHF 配置规划模型  61-65
    5.2.1 雷达配置及选址的要求  61-62
    5.2.2 问题描述  62
    5.2.3 模型假设  62-63
    5.2.4 参数定义  63
    5.2.5 目标函数  63-64
    5.2.6 模型约束  64-65
    5.2.7 数学模型  65
  5.3 算例分析  65-72
    5.3.1 数据准备  65-67
    5.3.2 算法设计  67-70
    5.3.3 参数设置  70
    5.3.4 计算结果  70-72
  5.4 本章小结  72-73
第六章总结与展望  73-75
  6.1 论文的主要工作  73-74
  6.2 展望  74-75
参考文献  75-79
致谢  79-80
在学期间的研究成果及发表的学术论文  80

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