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航空运输业持续快速发展和机场不断的扩建对机场场面的运行控制提出了更高要求。为了提高机场运营效率及各种天候下的运行能力，实施先进场面引导与控制系统已迫在眉睫。本文主要研究了先进场面引导与控制系统中的路径规划关键技术及基于Java3D的仿真系统的设计与实现。本文首先根据9830文件提出了路径规划系统的两阶路径规划框架及基于Java3D的机场三维仿真系统框架。其次，根据机场场面结构模型建立了基于Petri网的机场场面活动模型。实现了基于该模型的静态路径规划及动态路径规划算法。静态路径规划算法以滑行时间最短为目标，先计算出从起始库所到场面活动模型中其他各库所的滑行时延，再从目的库所向起始库所回溯，根据回溯中不同路径库所时延的增量算出静态预选路径集。接着，利用Petri网变迁优先激发约束及线性不等式约束，定义了场面活动控制规范及航空器在交叉口的运行顺序，将场面航空器的冲突转化为状态禁止问题，从而使建立的场面活动Petri网模型满足机场运行规则。最后将静态预选路径作为可行解，根据场面活动模型，依次为每条静态预选路径求解满足场面活动控制规范的关键事件轨迹并推算航空器各段的滑行时间窗，根据滑行时间窗计算航空器的等待时延并取等待时延最少的静态预选路径作为动态路径规划的最优解，传递给进离场航空器。机场三维仿真系统首先使用3DMax完成机场场景模型建模，并将模型按树形结构组织。三维仿真系统生成进离场仿真飞机流，将规划的路径分配给进离场航空器。其次，系统将场面航空器的实时运行情况传递给机场场面引导与控制系统并接收其反馈指令，实时调整场面航空器的运行状态，完成机场上的航空器运动状况实时仿真。