[發明專利]一種基于事件觸發機制的流量管理系統異步濾波估計方法

有效

• 申請號: 202110621185.8
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113380073B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 鄧宣金;張俊鋒;孫振洋
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G08G5/06;G06K9/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于事件觸發機制的流量管理系統異步濾波估計方法。首先，通過采集各城市機場的飛機通勤流量和人流量數據，建立航空港流量管理系統的狀態空間模型；然后，基于1范數不等式，建立一種具有加權的線性事件觸發條件，減少中央處理器的計算負擔，減低系統的設計和開發成本；其次，針對因傳感器與其他物理器件老化和天氣等不確定因素造成的異步現象，建立一種可以準確刻畫這種異步現象的濾波器系統模型；再次，建立l₁?增益指標函數，評估系統對天氣、人流變化等外部干擾因素對航空港流量管理系統的干擾能力；最后，基于所建立的事件觸發架構和性能指標函數，得到事件觸發異步濾波器架構。

技術領域

本發明屬于智慧城市中的智慧交通領域，涉及混合正系統的l₁-增益濾波方法、混合驅動濾波方法、異步濾波估計方法和航空港流量管理技術。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，人們出行方式日益多樣化、出行體驗不斷優化。值得注意的是，飛機航線將不同城市、不同民族、不同國家、不同膚色的人們緊緊聯系在一起。航線的大量出現一方面加強了地區之間的聯系、促進了國家的發展，另一方面也給航空港的管理增加了工作負擔，輕則造成飛機延誤，重則導致航空港癱瘓。此外，現有的機場系統大都是本世紀初興建，而越來越多的人選擇飛機出行、航空港的流量與日俱增，這也給航空港管理系統的正常運行帶來了諸多問題，如，客流量劇增而機場的吞吐量卻有限。一些城市通過擴建升級現有航空港的設施來改善這一問題，還有一些城市直接建設新的航空港系統以滿足客流需求。這種方法雖可以一定程度上解決航空港當前所面臨的問題，但這一建設會付出巨大的經濟代價，并且短期內不能夠解決這些問題。于是，提出一種不僅可以從短期解決航空港面臨的因人流增加出現的擁塞甚至癱瘓問題，還可以長期解決這些問題并確保航空港安全穩定的運行的基于事件觸發機制的濾波估計方法顯得十分必要。

航空港系統主要由飛行區、客貨運輸服務區和機修服務區三部分組成。本文針對整個系統的流量管理的運行狀態進行相應的觀測和估計。在流量管理系統的運行過程中，由于飛機的起降過程和人口流動過程會出現排隊等候、天氣變化等因素，并且這些過程不是瞬態完成，這就會造成航空港流量管系統的模態與所設計的濾波器、控制器和觀測器的模態出現異步現象。這種異步現象降低設計的準確性和實時性，重則導致設計失效、不能達到預期的設計目的、破壞系統的穩定性。因此，提出一種可以解決具有異步現象的航空港流量管理系統的濾波估計方法亦是十分重要的。此外，現有的系統模型大都基于一般系統(非正系統)理論建立，而航空港系統的流量是一個非負變量，用一般系統建模刻畫會造成系統冗余和相關的資源浪費。針對這些問題，基于正系統理論提出一種基于事件觸發機制的航空港流量管理系統的異步濾波估計方法具有重要的意義。

發明內容

本發明針對具有傳感器和執行器執行過程中遇到的時滯和系列不確定因素而產生的航空港流量管理系統模態和所設計的濾波器模態異步的運行狀態監控與估計問題，尤其是飛機進出港過程中的擁塞問題，通過收集機場的飛行流量數據、分析與建模、異步濾波估計等手段，提出了一種基于事件觸發機制的航空港流量管理系統的異步濾波估計方法。

一種基于事件觸發機制的流量管理系統異步濾波估計方法，包括如下步驟：

步驟1，收集各城市機場的飛機通勤流量和人流量數據，建立航空港流量管理系統的狀態空間模型；

步驟2，基于1范數方法，建立一種具有加權的線性事件觸發條件，減少中央處理器的計算負擔，減低系統的設計和開發成本；

步驟3，針對因傳感器和物理器的異步現象，建立一種可以準確刻畫這種異步現象的濾波器系統模型；

步驟4，建立l₁-增益指標函數，評估系統對航空港流量管理系統的干擾能力；

步驟5，基于所建立的事件觸發架構和性能指標函數，設計事件觸發異步濾波器架構。

作為優選，步驟1，收集各城市機場的飛機通勤流量和人流量數據，建立航空港流量管理系統的狀態空間模型，具體步驟如下：