本科畢業(yè)論文AIDL語言的實現(xiàn)方法研究學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 交通運輸 學(xué) 號： 091341815 指導(dǎo)教師： 所屬學(xué)院： 空管學(xué)院 二一四年六月中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文AIDL語言的實現(xiàn)方法研究 Study on the realization method of AIDL language學(xué)生姓名： 專 業(yè)：交通運輸學(xué) 號：091341815指導(dǎo)教師： 學(xué) 院：空管學(xué)院2014年6月中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文創(chuàng)見性聲明本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的工作和取得的成果，論文中所引用的他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，均加以特別標(biāo)注并在此表示致謝。與我一同工作的同志對本論文所做的任何貢獻也已在論文中作了明確的說明并表示謝意。畢業(yè)論文作者簽名： 簽字日期： 年 月 日本科畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)設(shè)計（論文）作者完全了解中國民航大學(xué)有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定。特授權(quán)中國民航大學(xué)可以將畢業(yè)設(shè)計（論文）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交畢業(yè)設(shè)計（論文）的復(fù)印件和磁盤。（保密的畢業(yè)論文在解密后適用本授權(quán)說明）畢業(yè)論文作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文摘 要隨著民用航空的快速發(fā)展，空中交通日益擁擠，如何提高機場空域使用率變得尤為重要，本文的研究方向在于通過電腦語言對當(dāng)時環(huán)境以及航空器意圖進行分析生成指令并傳達。這種方法可以比傳統(tǒng)的語言通話更快捷，準(zhǔn)確，減少人的因素產(chǎn)生的誤差，進而提高ATM系統(tǒng)以及空域的利用率。目前的陸空通話主要是靠飛行員與管制員通話進行信息交流來確定航空器意圖，通信設(shè)備的好壞以及語言的不確定造成的歧義都會對飛行造成隱患。針對對航空器指令的統(tǒng)一以及規(guī)范問題，用一種計算機語言AIDL（Aircraft Intent Description Language）來實現(xiàn)意圖信息的標(biāo)準(zhǔn)化傳輸，以便不同的軌跡預(yù)測器之間進行信息的共享。在航空器的實際飛行練習(xí)操作中，通過在航空器實時狀態(tài)的輸入，將意圖信息進行同步，使用確定的有窮狀態(tài)自動機識別系統(tǒng)實現(xiàn)了對于句子所包含的航空器意圖信息的解析并將指令進行傳輸，可以確保地面和空中應(yīng)用實施的各類自動化系統(tǒng)之間實現(xiàn)互操作。從而提高ATM系統(tǒng)效率與空域利用率。本文將AIDL語言應(yīng)用到航路交流，通過構(gòu)建可視化的地空通信輸入窗口，研究基于AIDL的標(biāo)準(zhǔn)化傳輸構(gòu)成的航空器意圖信息傳輸，降低了了由于傳統(tǒng)語言通信造成的語言理解誤差造以及通信設(shè)備的好壞成的信息傳輸?shù)牟粶?zhǔn)確，同時通過可視化傳輸交流通道的構(gòu)建，可以使不同的航空器實現(xiàn)信息共享。通過基于AIDL語言傳輸實現(xiàn)的航空器意圖信息的共享，并在航跡預(yù)測中息加入信息意圖以及氣象因素的影響。進行航空器所進行的運動分類，找出每種運動對應(yīng)的運動方程及狀態(tài)變量，把它們同AIDL指令相關(guān)聯(lián)，通過指令的發(fā)布，意圖信息的傳輸，來達到改變航跡從而預(yù)測新的未來航跡的目的。其目標(biāo)是實現(xiàn)空域的靈活使用、動態(tài)的航跡管理、機場場面運行的有效監(jiān)控、飛行和空中交通管制服務(wù)的無縫交互等，提高了在高密度，高復(fù)雜空域航空器預(yù)測航跡的準(zhǔn)確性，以及空域和機場資源的利用率與安全性。關(guān)鍵詞：計算機航路語言； 安全飛行IAbstract With the rapid development of civil aviation, air traffic is becoming more and more crowded.How to improve the rate of use of airspace, the airport has become particularly important,his paper explains computer words to Generating command and communication to the environment and the aileron intention This method can be compared to the traditional language communication more efficient, accurate，and decrease deviation which human-being brings，and improve ATM system and the utilization rate of the airspace Currently the communication between ATC and pilot in command rely on talk to knows the aileron intention. The quality of communication apparatus and the misunderstanding of talk will cause some hidden danger which will influence safety flight.To slove this problem, a new language which named aircraft Intent Description Language to make the aileron intention Specification for accurate to make the information share between different aileron and tower.In the actual practice,people can get information from the actual aileron and make decision from the computer language so that the understanding of talking and the quality of the equipment. For this method, the ATM system efficiency and airspace utilization will both improve. This passage will use AIDL language to airline language, with visualization ground-air way to discuss how to use standard AIDL method to establish aileron intention message, decrease the probability of tradition way which will cause the bad equipment and misunderstanding of talking.to share aileron intention. In the base of IAIDL language share are which involved environment and aileron intention. This language put the intention into group and found a language to match the word to AIDL. With the instruct issue to make a new method to increase the airspace coefficient of utilization .Key Words: Computerlanguagecourse; Safety fight中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 論文研究的背景11.2 AIDL語言的研究現(xiàn)狀及發(fā)展情況31.3 AIDL語言的應(yīng)用領(lǐng)域31.4 本文主要內(nèi)容3第2章 分析空管中的指令與意圖52.1 指令意義52.2 指令類型以及間隔52.2.1 約束型52.2.2 構(gòu)形型52.2.3 操縱型52.2.4 目標(biāo)型52.3 信息意圖的意義52.4 航空器意圖6第3章 形式語言73.1 形式語言的文法73.2 形式語言的文法分類83.3 本章小結(jié)9第4章 AIDL語言文法114.1 AIDL描述語言114.2 AIDL字母表114.2.1 指令命名124.2.2 指令特征124.3 本章小結(jié)13第5章 AIDL語言的應(yīng)用145.1 AIDL在航跡預(yù)測方面的應(yīng)用145.2 AIDL在進近通訊的作用14第6章 結(jié)論16參考文獻17致 謝19附錄A：外文翻譯資料20附錄B：外文翻譯資料譯文部分26III第1章 緒論第1章 緒論1.1 論文研究的背景2012年，在世界經(jīng)濟不景氣的情況下，我國民航主要運輸指標(biāo)保持平穩(wěn)較快增長。2012年，全行業(yè)完成運輸總周轉(zhuǎn)量610.32億噸公里，比2011年增加32.88億噸公里，增長5.7%，其中旅客周轉(zhuǎn)量446.43億噸公里，比2011年增加42.90億噸公里，增長10.6%；貨郵周轉(zhuǎn)量163.89億噸公里，比2011年減少10.02億噸公里，減少5.8%。2013年1-11月，我國民航完成運輸總周轉(zhuǎn)量616.0億噸公里，比2012年同比增長10.3%。其中旅客周轉(zhuǎn)量51984912.2萬人公里，比2012年同比增長12.7%；貨郵周轉(zhuǎn)量1538097.7萬噸公里，比2012年同比增長3%。隨著中國民用航空交通運的快速發(fā)展以及流量的快速增加，空中交通管理以及空域的利用率制約著空中流量，航班的延誤狀況非常嚴(yán)重，需求與服務(wù)矛盾日益突出，目前中國民航發(fā)展的瓶頸有一部分是空中交通管理ATM(Air Traffic Management)?？罩薪煌ü芾硐到y(tǒng)一直致力于提高安全系數(shù)以及在安全保障安全系數(shù)的基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)容量。由于環(huán)境等因素的存在，航空器的飛行的每次飛行不可能完全按照按照既定的飛行計劃執(zhí)行，空中交通系統(tǒng)的狀態(tài)仍然是按照飛行員與管制員通話進行信息交流來確定航空器意圖，通信設(shè)備的好壞以及語言的不確定造成的歧義都會對飛行造成隱患。語言交流信息的不確定性，給飛行造成極大的隱患。未來中國民用航空的發(fā)展趨勢是依靠空中與地面的自動化設(shè)施捕捉當(dāng)時的動態(tài)，進而掌握航空器的運行提供交流與協(xié)作。所以改變固有的傳統(tǒng)信息交流方式，通過地面設(shè)備與空中設(shè)備進行合作來實現(xiàn)航空器意圖的交換，從而進行信息交流與指令傳輸，從而對航空器的狀態(tài)以及意圖進行實時的了解進行相互協(xié)作以及指令的發(fā)布。這樣做的好處就是可以極大地避免由于環(huán)境原因以及傳統(tǒng)語音通信的模糊不清等原因所造成的航空器飛行沖突，指令發(fā)布過慢等等，進而提高單位時間內(nèi)航空器的效率以及空域使用率，保證安全高效的飛行。飛行意圖的 各種信息包含了航空器重要運動狀態(tài)信息，以及飛行實時環(huán)境因素等等，這一切都為為新一代ATM的研究提供了新的發(fā)展方向提供的新思路。隨著現(xiàn)有星基導(dǎo)航設(shè)備的不斷使用，通信設(shè)施的不斷完善，未來航空器在飛行中的自由程度將大大提高，從而使得將航空器飛行中的意圖信息的共享成為可能2。傳統(tǒng)的地面與空中之間的交流主要通過航空器過前一個報告點的時間、位置和速度來推斷航空器當(dāng)前的位置，或通過雷達探測到航空器當(dāng)前的位置、速度、高度，但不能動態(tài)的實時的獲得航空器的飛行意圖?；谝鈭D信息的共享是通過地面與空中實時的共享航空器運行的意圖信息從而獲取航空器當(dāng)前狀態(tài)，并且通過飛行員與飛行員之間，飛行員與管制員之間意圖信息的交換與共享，再加上計算機系統(tǒng)的處理，不僅能獲取航空器當(dāng)前的準(zhǔn)確位置還能動態(tài)的掌握航空器的未來飛行意圖。極大地避免可能存在的各種原因造成的航空器之間可能存在的航跡沖突，并確保航空器的安全間隔，進而提高ATM系統(tǒng)的安全性與空域利用率。傳統(tǒng)語音通話轉(zhuǎn)換為AIDL電子信息傳輸成為提高飛行安全的有效方法，不斷的受到普遍關(guān)注。研究表明，現(xiàn)在和未來的空中交通管理系統(tǒng)可以通過減少語音通話所產(chǎn)生的歧義進行修整從而保證空域安全以及流量要求。給當(dāng)前空域使用的人提供便捷的服務(wù)也正是空中交通管理系統(tǒng)的目標(biāo)，為了用有效的方法去完成這個目標(biāo)，現(xiàn)在可以通過使用現(xiàn)代化的設(shè)備來滿足空中交通管制的要求。1、1995年MITRE公司的高級航空系統(tǒng)開發(fā)中心(CAASD)在開發(fā)一個原型系統(tǒng)來確定“自由飛行”的系統(tǒng)需求，在該原型系統(tǒng)中使用管制意圖信息作為一項很重要的數(shù)據(jù)來源，并通過ADS-B/GPS數(shù)據(jù)鏈共享該數(shù)據(jù)，進而研究了該原型系統(tǒng)的其他方面的需求14。2、1997年美國加得福尼亞第36屆決策與控制會議上，文章不確定的意圖信息在沖突探測與解決中的應(yīng)用15將ATM中的意圖信息分為直接意圖信息和隱含意圖信息，分析了在航跡沖突探測與解決過程中，意圖信息的精確度對于飛行決策者所產(chǎn)生的影響。3、2000年，在美國大西洋城的FAA William J Hughes研究中心召開的關(guān)于“分享意圖信息和航空器意圖數(shù)據(jù)”的專業(yè)交流會議(TIM)上對意圖信息的定義達成一致，即“航空器在未來時間段內(nèi)直到目的地的四維航跡16”。4、美國NASA里有一項關(guān)于“改進的航空運輸技術(shù)計劃” 重要的研究，美國科學(xué)院給予了高度關(guān)注。該研究被描述為分布式地空交通管理。美國NASA已經(jīng)將分布式地空交通管理擴展為一個高水平的操作概念，包括15個要素的分布子樹，其中意圖概念要素將被作為一個重點項目進行更加深入的研究。在該概念要素里，被指定為“具備部分自主能力”的航空器的飛行員有權(quán)力按自己的意愿執(zhí)行操作并生成新的航跡，從而滿足個人，公司或ATM系統(tǒng)的目標(biāo)。5、2001年，美國國家空域?qū)嶒炇?，在進行航跡沖突分析中用到了航空器意圖信息，實驗采用蒙特卡羅仿真方法研究加入飛行意圖的航跡沖突探測，仿真結(jié)果顯示運用該探測方法可以將航跡沖突探測的預(yù)警時間提前20分鐘，而且大大提高了航跡沖突探測成功率17。6、2004年，美國航空航天局埃姆斯研究中心的一項研究表明，在空中飛行員希望能夠?qū)崟r動態(tài)的獲取與之可能存在沖突的航空器的意圖信息，飛行管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是這些意圖信息的來源。研究表明，交替地向飛行機組成員提供這三種類型的信息：飛行控制面板數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)、飛行管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。航空器機組成員運用語音通信設(shè)備與其他航空器直接進行通信，從而交流意圖信息或協(xié)商解決問題。7、2005年，EUROCONTROL與NLR的“INTENT project”18提出了基于意圖信息的空中交通管制的整體結(jié)構(gòu)。但沒有給出具體的運算方法。NASA的空中交通運行實驗室針對意圖信息的應(yīng)用方式，目前主要還在實驗驗證階段，并沒有完全將其應(yīng)用到實際的ATM中。8、2007年，Javier Lovera Yepes，Inseok Hwang用混合估算算法進行基于意圖信息的航跡預(yù)測19，結(jié)果表明采用的基于意圖信息的混合估算算法能夠?qū)崟r的獲取精確的航空器意圖以及進行軌跡預(yù)測，能夠滿足空中交通管理系統(tǒng)中航空器的當(dāng)前和未來的運行控制。9、2008年，美國新一代空中交通運輸系統(tǒng)NextGen20是一項巨大的系統(tǒng)工程，能通過實時信息共享的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行自我更新和自我調(diào)整，構(gòu)建一個可升級的靈活的航空運輸系統(tǒng)，以滿足市場需求并為未來的變革提供路徑。NextGen通過改進航空器運行方式，注重航空器綜合性能，以改進航空器運行安全、擴大容量、提高空域效率、提升運行保障能力。1.2 AIDL語言的研究現(xiàn)狀及發(fā)展情況AIDL是一種用嚴(yán)謹(jǐn)復(fù)雜的方式描述交流航空器意圖的標(biāo)準(zhǔn)語言，航空器意圖清晰的描述出了航空器在一定時間內(nèi)事如何工作的。AIDL語言的目的就是為了以一種正式的結(jié)構(gòu)化的方法實現(xiàn)地空之間航空器意圖信息的共享以及通信交流。 外國學(xué)者Miguel.A首先提出了一種計算機語言AIDL（Aircraft Intent Description Language）來實現(xiàn)意圖信息的標(biāo)準(zhǔn)化傳輸，可以確保地面和空中應(yīng)用實施的各類自動化系統(tǒng)之間實現(xiàn)互操作。相比較國外研究，結(jié)合我國新一代民航運輸系統(tǒng)，國內(nèi)關(guān)于AIDL語言處于初始階段發(fā)展階段，1.3 AIDL語言的應(yīng)用領(lǐng)域隨著全球民航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及空中客流量的日益增多，空中交通日益吃腸滑，隨著越來越多的航空企業(yè)要求提高運行效率，以及機場的日漸繁忙，擁擠。建立一種新的運行方式使得機場區(qū)域的空域使用率以及管理效率提高變得越來越關(guān)鍵。本文的問題解決出發(fā)點是設(shè)置一種更為嚴(yán)禁復(fù)雜的計算機語言來描述當(dāng)時環(huán)境以及航空器意圖使得飛行員與管制員的交流方式不再受傳統(tǒng)通信設(shè)備的好壞以及語言的歧義誤差而產(chǎn)生安全飛行的隱患。這種航空器意圖語言描述的一項基礎(chǔ)技術(shù)就是AIDL語言的開發(fā)。1.4 本文主要內(nèi)容本文主要對航空器意圖描述語言（AIDL：Aircraft Intent Description Language）進行研究。意圖信息必須跟根據(jù)環(huán)境航空器意圖進行指令的發(fā)布并識別，航空器飛行中相應(yīng)的指令與意圖也要用不同的字符表示。AIDL語言設(shè)定同計算機一樣也有要有字母表，以及對應(yīng)于字母表的詞匯規(guī)則與文法規(guī)則。利用AIDL的文法，對當(dāng)時的環(huán)境意圖對應(yīng)字符，并通過文法規(guī)則生成句子通過確定的有限狀態(tài)自動機（DFA）實現(xiàn)，DFA識別字符的過程就是航空器的運動狀態(tài)根據(jù)發(fā)布指令改變的過程。27第2章 分析空管中的指令與意圖第2章 分析空管中的指令與意圖2.1 指令意義空管的指令意義是引導(dǎo)航空器改變飛行狀態(tài)，分為瞬時指令和持續(xù)指令。瞬時指令是指即時執(zhí)行且有明確時間點，比如打開襟翼擾流板等，如果指令是一個時間段就是持續(xù)指令比如爬升時保持航向310度至3000FT就是持續(xù)指令。2.2 指令類型以及間隔指令類型分為四種，約束構(gòu)型操縱型構(gòu)形型以及目標(biāo)型。指令發(fā)出間隔，就是指令發(fā)出的時間間隔。對于瞬時指令來說，指令發(fā)出間隔就是發(fā)出指令的時刻。不同指令的發(fā)出間隔可能會重疊，也就是說，可能會同時發(fā)出不同的指令。2.2.1 約束型約束型指令是通過對目標(biāo)的某個約束方程給出自由度來限制航空器的運動。指令執(zhí)行間隔要么直接通過給定間隔的時長來給定，要么間接地通過結(jié)束條件來給定。比如，對航空器發(fā)出保持高度FL210或者保持速度爬升直至某一高度等等2.2.2 構(gòu)形型該指令瞬時發(fā)出有明確的時間點對航空器限制，比如調(diào)換頻率，收放起落架。2.2.3 操縱型這類指令發(fā)出主要為了短時間對航空器狀態(tài)進行改變比如轉(zhuǎn)彎剎車等2.2.4 目標(biāo)型目標(biāo)飛行是一個瞬時指令，執(zhí)行的時間長度為完成結(jié)束條件，比如機場繁忙時需要飛機在機場上空盤旋直至管制員發(fā)出指令。2.3 信息意圖的意義意圖，就是對于希望達到目的的實時方法。意圖是由信息加工而成的，意圖的發(fā)布是根據(jù)實時信息以及目的而成。2000年，“分享意圖信息和航空器意圖數(shù)據(jù)”的專業(yè)交流會議(TIM)里對意圖信息定義達成一致，即“用四維影像展示未來時間段內(nèi)航空器直到目的地的航跡。這個航跡主要受到航空器的性能、外界大氣環(huán)境、地形、空中交通管制等多因素限制。意圖信息是通過航空器機載飛行管理系統(tǒng)計算出來并發(fā)布給地面和空中的相關(guān)通信設(shè)備的飛行信息，也稱為航空器意圖信息?！痹摱x成立的前提是，目前地面和空中都有可供支持這種操作模式的基礎(chǔ)設(shè)施，那么未來的ATM有望出現(xiàn)一種新的不同于目前的航空器操作模式。目前的空中交通管理系統(tǒng)，航空器的意圖還是依靠飛行員與管制員通過語音進行交流協(xié)商。將來空中與地面之間的自動化設(shè)備直接進行內(nèi)部合作，從而極大地簡化了飛行員與管制員之間的溝通，從而提高空中交通管理系統(tǒng)的整體性能。未來航空發(fā)展肯定是以人為中心的自動化操作，僅僅對航空器監(jiān)視是不能產(chǎn)生意圖信息的，只有人作為主體才能產(chǎn)生意圖信息，通過意圖信息與已知條件來推測航空器未來位置?？展苤幸鈭D信息通常包括飛行計劃、管制員指令或許可、飛行員操作等。根據(jù)意圖信息的表達含義與來源的不同，我們把空中交通管理中的意圖信息主要分為飛行意圖、管制意圖和簽派意圖三類。2.4 航空器意圖航空器意圖是描述飛行員在操縱航空器時從現(xiàn)在到將來時間對航空器所進行的操作意向，通過直接操縱航空器按照某個航跡飛行來表達飛行意圖。對于其它航空器或管制員來說，如果確定了某個特定的航空器飛行意圖信息，那么就可以預(yù)測該航空器未來的飛行軌跡。飛行員意圖作為意圖信息，傳遞給其他航空器飛行員或管制員，通過當(dāng)前航空器的位置和速度預(yù)測該航空器在將來時間段內(nèi)最可能的飛行軌跡或飛行區(qū)域。目前的ATM系統(tǒng)為商用航空器的飛行制定了飛行程序，并且這些飛行程序是以飛行員意圖直接定義的。例如，某個航空器的巡航飛行由該航空器的意圖航向、意圖高度和意圖巡航速度決定。這些信息都包括在航空器此次飛行的飛行計劃里。然而，飛行計劃在航空器解決航跡沖突期間不能描述航空器的具體操作，如果我們需要實時的掌握航空器的運行狀態(tài)，那么就需要實時的確定航空器的飛行意圖信息。如果允許某個航空器根據(jù)實際情況實時的決定它的飛行計劃，飛行意圖就需要包括所有有關(guān)飛行程序的信息。如果沒有這些意圖信息就允許航空器任意飛行，航跡沖突時很難避免的。所以實時準(zhǔn)確的飛行意圖對于保證航空器安全飛行是很重要的。第3章 形式語言第3章 形式語言3.1 形式語言的文法文法也叫做語法，是定義形式語言的通用方法，通過文法來確定字母表中的那些字符串可以級聯(lián)成字符串。文法規(guī)則也叫產(chǎn)生式，它通過代替機制說明如何產(chǎn)生字符串。下面說明這種代替機制是怎么使用的，字母表中的字符級聯(lián)的字符串包括終極符與無終極符，其中無終極符可以與其他無終極符或終極符相連接。產(chǎn)生式就是確保終極符或無終極符去代替特定的無終極符。通過運用產(chǎn)生式的這種代替機制，我們會發(fā)現(xiàn)字符串里最終只有終極符，所得到的這些只有終極符的字符串就屬于該形式語言。形式語言的任何字符串都可以通過語法的產(chǎn)生式得到。對于一類語言，可以在字母表上按照一定的規(guī)則，根據(jù)語言的結(jié)構(gòu)特點，定義一個文法（語法）。通過文法作為相應(yīng)語言的有窮描述不僅可以描述出語言的結(jié)構(gòu)特征，而且還可以產(chǎn)生這個語言的所有句子。下面給出文法的形式定義。定義3-12 文法（grammar）G是一個四元組30：G=（V，T，S，P）其中，V變量（variable）的非空有窮集。錯誤！未找到引用源。V，A叫做一個語法變量（syntactical variable）也可以叫做非終極符號（nonterminal）。T終極符（terminal）的非空有窮集。aT，a叫做終極符。由于V中變量表示語法范疇，T中的字符是語言的句子中出現(xiàn)的字符，所以，有VT=。P產(chǎn)生式（production）的非空有窮集合。P中的元素都有形式，稱為產(chǎn)生式，讀作定義為。其中錯誤！未找到引用源。VT）+，且中至少有V中一個元素出現(xiàn)。錯誤！未找到引用源。（VT）*。稱為產(chǎn)生式的左部，稱為產(chǎn)生式的右部。SS錯誤！未找到引用源。，文法G的開始符號（start symbol）。文法的形式定義實際上給出的是語言描述的一種模型。定義形式語言文法的最初目的是通過文法定義語言，那么就要尋找出文法、語法變量對應(yīng)的集合與語言之間的關(guān)系。下面給出推導(dǎo)與歸約的定義。定義3-2 設(shè)G=（V，T，S，P）是一個文法，如果錯誤！未找到引用源。，錯誤！未找到引用源。V錯誤！未找到引用源。T）*，則稱錯誤！未找到引用源。在G中直接推到出，記作錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。讀作錯誤！未找到引用源。在文法G中直接推導(dǎo)出。當(dāng)不特別強調(diào)推導(dǎo)的直接性時，“直接推導(dǎo)”可以簡稱為推導(dǎo)，也可以叫做派生31。與之相對應(yīng)，也可以稱在文法G中直接歸約成錯誤！未找到引用源。同樣地，在不特別強調(diào)歸約的直接性時，“直接歸約”可以簡稱為歸約?？梢钥闯?，錯誤！未找到引用源。是錯誤！未找到引用源。V錯誤！未找到引用源。T）*上的二元關(guān)系，那么按照二元關(guān)系合成的意義，有 錯誤！未找到引用源。表示錯誤！未找到引用源。在G中經(jīng)過n步推導(dǎo)出，在G中經(jīng)過n步歸約成錯誤！未找到引用源。即存在錯誤！未找到引用源。1錯誤！未找到引用源。2，錯誤！未找到引用源。3，錯誤！未找到引用源。VT）*，使得錯誤！未找到引用源。1，錯誤！未找到引用源。1錯誤！未找到引用源。2，錯誤！未找到引用源。當(dāng)n=0時，有錯誤！未找到引用源。即錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。表示在G中經(jīng)過至少一步推導(dǎo)出，在G中經(jīng)過至少一步歸約成錯誤！未找到引用源。 錯誤！未找到引用源。表示在G中經(jīng)過若干步推導(dǎo)出，在G中經(jīng)過若干步歸約成錯誤！未找到引用源。定義3-3 設(shè)文法G=（V，T，S，P），則稱L(G)=錯誤！未找到引用源。為文法G產(chǎn)生的語言。錯誤！未找到引用源。L（G），錯誤！未找到引用源。稱為G產(chǎn)生的一個句子。定義3-4 設(shè)文法G=（V，T，S，P），對于錯誤！未找到引用源。，如果S錯誤！未找到引用源。，則稱錯誤！未找到引用源。是G產(chǎn)生的一個句型。對于任意文法G=（V，T，S，P），G產(chǎn)生的句子和句型的區(qū)別在于句子錯誤！未找到引用源。，而句型錯誤！未找到引用源。這就是說：句子錯誤！未找到引用源。是從S開始，在文法G中可以推導(dǎo)出來的終極符號行，句子是不包含語法變量。句型錯誤！未找到引用源。是從S開始，在文法G中可以推導(dǎo)出來的符號行，句型則可能包含語法變量。所以，句子一定是句型，而句型則不一定是句子。3.2 形式語言的文法分類 定義3-5 設(shè)文法G=(V，T，P，S)，則(1) G叫做0型文法(type 0 grammar)或短語結(jié)構(gòu)文法.對應(yīng)地，L(G)叫做0型語言或短語結(jié)構(gòu)語言。(2) 如果對于錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。，均有|成立，則稱G為1型文法(type l grammar)或上下文有關(guān)文法(context sensitive grammar)。對應(yīng)地，L(G)叫做1型語言或上下文有關(guān)語言。(3) 如果對于錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。均有|，并且a錯誤！未找到引用源。V成立，則稱G為2型文法(type 2 grammar)或上下文無關(guān)文法(context free grammar)。對應(yīng)地，L(G)叫做2型語言或上下文無關(guān)語言.(4)如果對于錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。均具有形式AAB其中，A，B錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。+，則稱G為3型文法(type 3 grammar)或正則文法（regular grammar，RG）或者正規(guī)文法。對應(yīng)地，L（G）叫做3型語言，也可叫做正則語言或者正規(guī)語言（regular language，RL）。定義3-6 設(shè)G =（V，T，S，P）。如果對于錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。，都具有下面的形式：A錯誤！未找到引用源。A錯誤！未找到引用源。Bx其中，A，B錯誤！未找到引用源。，x錯誤！未找到引用源。，則稱G為線性文法。對應(yīng)于線性文法G的語言L（G）叫做線性語言。定義3-7 設(shè)G =（V，T，S，P）。如果對于錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。，都具有下面的形式：A錯誤！未找到引用源。A錯誤！未找到引用源。B其中，A，B錯誤！未找到引用源。，x錯誤！未找到引用源。，則稱G為右線性文法。對應(yīng)于線性文法G的語言L（G）叫做右線性語言。定義3-8 設(shè)G =（V，T，S，P）。如果對于錯誤！未找到引用源。錯誤！未找到引用源。，都具有下面的形式：A錯誤！未找到引用源。A錯誤！未找到引用源。3.3 本章小結(jié)文法也叫做語法，是定義形式語言的通用方法，通過文法來確定字母表中的那些字符串可以級聯(lián)成字符串。文法規(guī)則也叫產(chǎn)生式，它通過代替機制說明如何產(chǎn)生字符串。下面說明這種代替機制是怎么使用的，字母表中的字符級聯(lián)的字符串包括終極符與無終極符，其中無終極符可以與其他無終極符或終極符相連接。產(chǎn)生式就是確保終極符或無終極符去代替特定的無終極符。通過運用產(chǎn)生式的這種代替機制，我們會發(fā)現(xiàn)字符串里最終只有終極符，所得到的這些只有終極符的字符串就屬于該形式語言。形式語言的任何字符串都可以通過語法的產(chǎn)生式得到。對于一類語言，可以在字母表上按照一定的規(guī)則，根據(jù)語言的結(jié)構(gòu)特點，定義一個文法（語法）。通過文法作為相應(yīng)語言的有窮描述不僅可以描述出語言的結(jié)構(gòu)特征，而且還可以產(chǎn)生這個語言的所有句子。中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文第4章 AIDL語言文法4.1 AIDL描述語言AIDL語言用固定字符和文法根據(jù)當(dāng)時的航空器的狀態(tài)意圖做出指令，能夠清準(zhǔn)確清晰的發(fā)出指令引導(dǎo)航空器做出動作。以實現(xiàn)飛行員與管制員的信息交流4.2 AIDL字母表AIDL字母表有32個指令，每一個指令都代表一個基本命令和飛行員直接操縱航空器的基本單元。這些指令在AIDL字母表中呈現(xiàn)出來，如表4.1所示。表4.1 AIDL的指令編號編碼英文指令中文含義1STSet throttle設(shè)置油門2TLThrottle law油門規(guī)則3HTHold throttle保持油門4OLTOpen-loop throttle自由控制油門5SBAset bank angle設(shè)置坡度角6BALBank angle law坡度角規(guī)律7HBAHold bank angle保持坡度角8 OLBOpen-loop bank angle自由控制坡度角9SLSpeed law速度規(guī)則10HSHold speed保持速度11SPASet path angle設(shè)置航路角12PALPath angle law航路角規(guī)則13HPAHold path angle保持航路角14CLCourse law航線規(guī)則15HCHold course保持航線16ALAltitude law高度規(guī)則17HAHold altitude保持高度18HSLHorizontal speed law水平速度規(guī)則19HHSHold horizontal speed保持水平速度20VSLVertical speed law垂直速度規(guī)則21HVSHold vertical speed保持垂直速度22THPTrack horizontal position航跡水平位置23TVPTrack vertical position航跡垂直位置24SHLSet High Lift設(shè)置增升裝置25 HLL High lift devices選擇增升裝置的設(shè)備26HHLhold High lift保持增升裝置27SSBSet Speed brake設(shè)置減速板28SBLSpeed brake law減速板規(guī)則29HSBHold speed brake保持減速板 30OLSBOpen-loop speed brake自由控制減速板31SLGSet landing gear設(shè)置起落架32HLGHold landing gear保持起落架4.2.1 指令命名對于AIDL字母表中的指令的命名遵循特定的慣例，下面給出指令命名分別遵循的慣例：l Set類型指令：設(shè)置令，控制航空器的元件，設(shè)置航空器狀態(tài)，例如從飛出機場進去管制區(qū)域需要設(shè)置頻率，這個指令作用于飛機的頻率段轉(zhuǎn)換。又例如放下或收起起落架位置l Law類型指令：根據(jù)當(dāng)初變量進行改變調(diào)整的量，比如速度高度航路角等隨風(fēng)向溫度氣壓等量改變指令的量l Hold類型指令：保持量，保持量，比如五邊階段需要飛機保持的速度，高度等等l Open-loop類型指令：、不固定型指令，例如resume all navigation，飛機即將離開管制區(qū)域按照固定航跡飛行管制員的命令，不需要按照之前管制區(qū)域內(nèi)的飛行角度從而達到飛行員或者管制員所要求的飛行目的。l Track類型指令：航路引導(dǎo)命令，航空器按照預(yù)先的設(shè)置的航線目標(biāo)位置點的坐標(biāo)引導(dǎo)進入就可以與航校矯正4.2.2 指令特征每個指令都有三個主要特征：效果，執(zhí)行間隔和意義。指令的效果是這個對航空器產(chǎn)生的影響；指令的執(zhí)行間隔是指令作用在航空器運動過程中的時間，指令的意義是指指令本身固有的目的，它與指令捕獲的命令、導(dǎo)航模式或者操縱輸入的操作目的有關(guān)。例如，指令HA就是保持高度的意思。4.3 本章小結(jié)AIDL作為一種計算機語言工具，將航空器飛行過程中的相關(guān)操作通過AIDL句子來描述，這些句子按照AIDL文法生成，從而保證句子的有效性與合法性?；贒FA識別AIDL句子，從而自動生成航空器意圖信息，并將其傳輸?shù)降孛婊蚩罩?，地面接收航空器意圖信息主要便于管制員確定航空器運行，空中接收主要便于臨近空域的其他航空器安全飛行。這個過程體現(xiàn)了基于DFA使用AIDL的航空器意圖信息的交流與共享。第5章第6章 結(jié)論第5章 AIDL語言的應(yīng)用5.1 AIDL在航跡預(yù)測方面的應(yīng)用 基于地空技術(shù)的實時交換技術(shù)，AIDL可以將影響航路的不確定因素都包括在內(nèi)建立相應(yīng)的AIDL航跡預(yù)算法，可以進行多用戶溝通共享空對空空對地的信息交流，通過仿真計算模型有效地實現(xiàn)軌跡的交互以及空余利用率。如圖5-1 圖5-1 航跡預(yù)測的應(yīng)用5.2 AIDL在進近通訊的作用 AIDL語言可以通過改善通信方式提高飛機在進近著陸階段安全系數(shù)，使得提高機場的使用率以及機場管制區(qū)域的空域利用率大大提升。管制員同飛行員之間主要是通過話音進行通信，通信設(shè)備的好壞以及信號的強弱會直接影響到通信傳輸?shù)臏?zhǔn)確程度，信息傳輸?shù)牟粶?zhǔn)確，將給飛行器的運行安全造成極大的威脅。AIDL語言可以根據(jù)實時環(huán)境因素發(fā)出指令，比傳統(tǒng)的語言通話更快捷，準(zhǔn)確，減少人的音速產(chǎn)生的誤差，可以極大的提高飛機在進近以及著陸階段的安全性以及穩(wěn)定性。如圖5-2圖5-2 運用AIDL進行飛行員與管制員之間的通話第6章 結(jié)論開發(fā)研究AIDL語言可以通過改善通信方式提高飛機在進近著陸階段安全系數(shù)，使得提高機場的使用率以及機場管制區(qū)域的空域利用率大大提升。管制員同飛行員之間主要是通過話音進行通信，通信設(shè)備的好壞以及信號的強弱會直接影響到通信傳輸?shù)臏?zhǔn)確程度，信息傳輸?shù)牟粶?zhǔn)確，將給飛行器的運行安全造成極大的威脅。AIDL語言可以根據(jù)實時環(huán)境因素發(fā)出指令，比傳統(tǒng)的語言通話更快捷，準(zhǔn)確，減少人的音速產(chǎn)生的誤差，可以極大的提高飛機在進近以及著陸階段的安全性以及穩(wěn)定性。中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文參考文獻1中國民用航空發(fā)展第十二個五年規(guī)劃， EB/OL 2Role of Flight Intent Informationin Future ATM，B.Miaillier，Eurocontrol.20003中國民航新一代空中交通管理系統(tǒng)發(fā)展總體框架，中國民航空中交通管理局，2007年6月4Yiyuan Zhao，Christine Haissig.Analysis of Pilot Intent Parameters in Air Traffic Management.Proceedings of the American Control Conference Philadelphia，Pennsylvania June 1998 5Technical Interchange Meeting on Shared Flight Intent Information and Aircraft Intent Data， FAA William J. Hughes Technical Center, Atlantic City， NJ/USA. October 24-26， 2000 6Technical Interchange Meeting on Flight Intent FAA /EUROCONTROL COOPERATIVE R&D Action Plan 1 ASASR.20007Miguel A. Vilaplana，Eduardo Gallo，F(xiàn)rancisco A. Navarro， Towards a Formal Language for the Common Description of Aircraft Intent，24th Digital Avionics Systems Conference.October 30，20058蔣宗禮，姜守旭形式語言與自動機理論M北京：清華大學(xué)出版社，2003：25-1259Edward.C.H and Craig.R.W. Preliminary Requirements for Avionics Intent Information for Free Flight， IEEE.199510M ITRE公司之先進航空系統(tǒng)發(fā)展中心 EB /OL . /detail/atc-keji-1.asp.11Walter.W.J and Vernol.B.Enabling Strategic Flight Deck Route Re-Planning Within A Modified ATC Environment：The Display of 4/D Intent Information on a CSDJ.NASA Ames Research Center.October 25，20001213JRuigrok，CTessier.Project Scope and Relevant Results of other Projects，Activities andInitiativesD1-1.National Aerospace Laboratory，NLR.200114Edward C. Hahn and CraigR.Wanke .PRELIMINARY REQUIREMENTS FOR AVIONICS INTENT INFORMATION FOR FREE FLIGHT.IEEE.199515James K. Kuchar and Lee C. YangIncorporation of Uncertain Intent Information in Conflict Detection and Resolution.the 36th Conference on Decision & Control San Diego，Cahfomia USA December 199716Technical Interchange Meeting on Flight Intent FAA/EUROCONTROL COOPERATIVE R&D Action Plan 1 ASASR.200017 Lee C.Yang，James K.Kucharf.USING INTENT INFORMATION IN PROBABILISTIC CONFLICT ANALYSIS.AIAA-98-4237.200118J.Ruigrok，C.Tessier.Project Scope and Relevant Results of other Projects，Activities and InitiativesD1-1.National Aerospace Laboratory，NLR.200119Javier Lovera Yepes，Inseok Hwang.New Algorithms for Aircraft Intent Inference and Trajectory Prediction.JOURNAL OF GUIDANCE，CONTROL，AND DYNAMICS Vol.30，No.2，MarchApril 200720FAAs NextGen Implementation plan，Overview 2008，F(xiàn)ederal Aviation Administration，Washington，D.C.June 2008參考文獻致 謝論文工作是在我的導(dǎo)師 教授的悉心指導(dǎo)下完成的。馬老師以她敏銳的洞察力、淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)和對科學(xué)的奉獻精神給我留下了深刻的印象，這些使我受益匪淺，并將成為我終身奮斗的目標(biāo)與動力。 在論文結(jié)稿之際，謹(jǐn)向她致以衷心的感謝！中國民航大學(xué)本科畢業(yè)論文附錄A：外文翻譯資料(Article Source：Baidu Library, 2010-06-06.)TOWARDS A FORMAL LANGUAGE FOR THE COMMON DESCRIPTION OFAIRCRAFT INTENTMiguel A. Vilaplana, Eduardo Gallo, Francisco A.NavarroBoeing Research and Technology Europe, Madrid, SpainSip Swierstra, Eurocontrol Headquarters, Brussels, BelgiumAbstractThe Air Traffic Management (ATM) system is continuously evolving to enhance system capacitywhilst maintaining safety. To this effect,sophisticated Decision Support Tools (DSTs) arebeing developed and implemented in airborne andground-based automation systems.Interoperability among these DSTs is key forthe healthy evolution of the ATM system.Unfortunately, most DSTs incorporate their owntrajectory predictor (TP) tailored to their specificneeds. As a consequence, predicted trajectories lackconsistency, DSTs have limited interoperability andevolution is difficult if not impossible. This maylead to inefficient flight profiles, loss of ATMcapacity and potentially introduces a safety issue.To achieve consistency it is essential that,besides using similar estimates of meteorologicalconditions and aircraft performance, the variousTPs share a common view of the way in which theaircraft will be operated over the extent of theprediction period, i.e. of the aircraft intent. Theprediction period may cover the entire flight, fromgate to gate.This paper summarizes the key characteristicsof several different methods applied to encodeaircraft intent in TP implementations. The differences appear to be significant. We concludethat a standardized formal method to express aircraft intent information (understood as input tothe trajectory computation process) is a key enablerto achieve the required consistency.This paper identifies the need for aformal language for the common description of aircraftintent in the context of trajectory computation. Sucha language, denoted as Aircraft Intent Description。Language (AIDL), would allow expressing theaircraft intent with different levels of detai