[发明专利]一种缓解空中交通CPS级联失效的方法

说明书

本发明提供了一种缓解空中交通CPS级联失效的方法，S1：将空中交通CPS级联失效过程设定为三种运行状态，包括正常状态、拥堵状态、失效状态；S2：根据实际流量计算空中交通CPS节点容量计算；S3：判断航路网与管制网正常运行过程中所有节点是否均满足节点流量小于节点容量；S4：对失效节点开始进行流量再分配；S5：失效进一步扩散；S6：判断航路网或管制网所处状态。本发明所述的一种缓解空中交通CPS级联失效的方法解决了空中交通CPS发生级联失效现象，网络可能迅速崩溃，甚至瘫痪的问题。

技术领域

本发明属于空中交通CPS级联失效缓解领域，尤其是涉及一种缓解空中 交通CPS级联失效的方法。

背景技术

空中交通管理系统具备了典型的信息物理系统的特征，通过3C (Computation,Communication,Control)技术的有机融合和深度协作， 实现了对物理环境的感知和管制信息的处理，以此达到交通流与信息流相互 依存的目的。然而国内外学者对空中交通CPS的研究相对较少，2016年，Roy S,Sridhar B基于CPS建立了评估模型，分析信息网络受到攻击产生中断 而对空中交通管理系统的威胁程度；2017年，Ren L对航空系统中FOC、ANSP 等如何向CPS转变做了详细描述；2018年，李飞提出了基于CPS技术构建下 一代航空电力系统的思路，分析了航空电力信息物理融合系统需要解决的关 键技术[7]，以上研究为以后空中交通CPS研究奠定了基础。

但是现有技术并未完全解决空中交通拥堵问题。2015年8月15日，华 盛顿特区空中交通管制中心发生计算机故障，导致该中心的空域扇区几乎完 全关闭，导致大面积航班延误；2018年6月30日，受雷雨天气影响，上海 浦东机场航班发生大面积延误，通行能力下降40％左右。当特殊情况发生时， 影响的飞行范围从单条航路会蔓延到一个地区，甚至是整个空中交通系统， 导致级联失效的发生，从而引起空域容量下降、航班延误或取消。一旦发生 级联失效现象，网络可能迅速崩溃，甚至瘫痪。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种缓解空中交通CPS级联失效的方法以解决空 中交通CPS发生级联失效现象，网络可能迅速崩溃，甚至瘫痪的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种缓解空中交通CPS级联失效的方法，包括以下步骤：

S1：将空中交通CPS级联失效过程设定为三种运行状态，包括正常状态、 拥堵状态、失效状态；

S2：根据实际流量对空中交通CPS节点容量进行计算；

S3：判断航路网与管制网正常运行过程中所有节点是否均满足节点流量 小于节点容量，当节点流量大于节点容量时，执行步骤S4；

S4：对失效节点开始进行流量再分配，将其流量全部分配至相邻节点， 并且信息流只在管制网中传递，交通流只在航路网中传递；与失效节点相连 节点流量增加量为ΔL；

S5：失效进一步扩散，识别出流量大于节点容量的节点，该节点的状态 由正常状态变为拥堵状态，将超出其容量的流量ΔL'分配至与该节点相邻的 正常状态的节点；

S6：判断航路网或管制网所处状态，若网络中存在节点L_i＞C_i且Φ＝0， 则网络处于崩溃状态，级联失效结束；若航路网或管制网存在节点L_i＞C_i且 Φ＞0，则网络处于流量再分配状态，跳转至步骤S5；若航路网或管制网节 点均小于L_i≤C_i，网络恢复正常运行状态，级联失效结束。

进一步的，步骤S1中利用的正常状态是指流量小于容量，网络运行正 常；