飛機(jī)場的模擬起降程序報告-C語言課程設(shè)計(jì)

機(jī)場起飛降落調(diào)度仿真系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報告控制科學(xué)與工程系自動化0902班組長：朱時中u200914293組員：閆士杰u200914292目錄引言任務(wù)概述功能分析模塊分析函數(shù)介紹系統(tǒng)流程圖程序代碼一、引言1.1課題要求模擬機(jī)場飛機(jī)起飛、降落，以及空中交通調(diào)度，具有動畫仿真效果。1.2應(yīng)用背景目前在中國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時期，飛機(jī)已經(jīng)成為了人們不可缺少的交通工具。而機(jī)場作為飛機(jī)起飛與降落的大型樞紐，其作用更是不可小視。機(jī)場的運(yùn)行效率直接關(guān)系到了航班準(zhǔn)點(diǎn)高效的運(yùn)行。而機(jī)場的調(diào)度系統(tǒng)更是保證機(jī)場可以高效率運(yùn)行的核心。本機(jī)場仿真系統(tǒng)可以在用戶給定單位時間內(nèi)需要起飛，中轉(zhuǎn)，降落的飛機(jī)數(shù)量和機(jī)場跑道的數(shù)量的情況下動畫模擬飛機(jī)場的運(yùn)行狀況，在模擬結(jié)束以后統(tǒng)計(jì)機(jī)場處理各種飛機(jī)用戶可以根據(jù)飛機(jī)場的模擬情況來判斷機(jī)場的容納能力，并以此為參考得到不同機(jī)場最佳的運(yùn)行狀態(tài)。二、功能分析2.仿真運(yùn)行模塊2.1模擬系統(tǒng)的簡要說明用戶在選擇仿真模式和輸入?yún)?shù)確定后即進(jìn)入程序的仿真運(yùn)行模塊。此仿真界面下的機(jī)場主畫面如圖所示機(jī)場主界面圖形及注釋·1．機(jī)場整個機(jī)場一共分為三大區(qū)域：空中等待區(qū)，地面等待區(qū)和跑道區(qū)。其中空中等待區(qū)和地面等待區(qū)為系統(tǒng)默認(rèn)的分為了6個區(qū)域，而跑道區(qū)的跑道數(shù)量可以由用戶在0條和3條間自由選擇。區(qū)域內(nèi)各個子區(qū)域的位置和編號如圖所示。我們這里用的各個區(qū)域用的是同一種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體structarea，期中根據(jù)了各種區(qū)域的不同功能對結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)加以利用使之得到了不同的實(shí)現(xiàn)。空中等待區(qū)（Waitair）：空中的飛機(jī)在沒有分配到機(jī)場跑道的區(qū)域時在空中等待區(qū)里進(jìn)行盤旋等待。地面等待區(qū)（Waitland）：處于地面暫時沒有分配到跑道的飛機(jī)會停留在地面等待區(qū)地面等待區(qū)內(nèi)若用飛機(jī)正在停留則會在區(qū)域內(nèi)部用淡藍(lán)色高亮顯示。機(jī)場地面等待區(qū)跑到區(qū)（Runway）：飛機(jī)起飛和降落的區(qū)域。跑道兩邊的燈會根據(jù)跑道的使用狀態(tài)改變顏色。若有飛機(jī)正在使用跑道則顯示為紅色；若跑道已經(jīng)預(yù)定給某架飛機(jī)使用則顯示為黃色；若跑道為被飛機(jī)預(yù)定使用則顯示為綠色。機(jī)場跑道·2．飛機(jī)本模擬系統(tǒng)中的飛機(jī)一共有三種，他們分別為中轉(zhuǎn)的飛機(jī)，降落的飛機(jī)和起飛的飛機(jī)。中轉(zhuǎn)飛機(jī)（TRANS）：顏色為紅色。擁有最高的優(yōu)先級。中轉(zhuǎn)的飛機(jī)定義從畫面的左上方生成，使用的空中等待區(qū)為0-2號等待區(qū)。中轉(zhuǎn)的飛機(jī)主要完成的動作是降落，地面中轉(zhuǎn)和起飛。其中地面中轉(zhuǎn)的過程是讓中轉(zhuǎn)飛機(jī)在地面等待區(qū)停留一會而模擬實(shí)現(xiàn)的，可以使用地面上任意的等待區(qū)。模擬過程中沒有考慮中轉(zhuǎn)過程的時間而假定飛機(jī)瞬間中轉(zhuǎn)完成。降落飛機(jī)（ARRIVE）：顏色為白色。優(yōu)先級為中等。降落的飛機(jī)定義從畫面的右上方生成，使用的空中等待區(qū)為3-5號。其主要完成的動作是降落和從地面進(jìn)入停機(jī)坪離場。起飛飛機(jī)（DEPART）:顏色為綠色。優(yōu)先級為最低。起飛的飛機(jī)定義從畫面的右下方生成。其主要完成的動作是地面等待和起飛。起飛的飛機(jī)可以使用地面任意的等待區(qū)。2.2．模擬的實(shí)現(xiàn)模擬的動畫采用換頁的方式實(shí)現(xiàn)，使用的圖形模式為EGAHI。其中算法的核心的部分是飛機(jī)坐標(biāo)點(diǎn)的計(jì)算模塊和處理飛機(jī)起飛降落請求的模塊。在退出模擬時會對模擬中的各種信息統(tǒng)計(jì)記錄。2.2.1模擬界面和飛機(jī)的繪制模塊此模塊的入口函數(shù)為drawpage，即畫一頁上的內(nèi)容。其中drawpage所調(diào)用的具體實(shí)現(xiàn)的函數(shù)如下：drawmian：畫出機(jī)場的主體，包括天空和地面的顏色，天空的云彩，機(jī)場的欄桿，地面上通向停機(jī)坪的park箭頭。draw_pwl：畫出機(jī)場的等待區(qū)。根據(jù)地面等待區(qū)的結(jié)構(gòu)體的x，y坐標(biāo)畫出6個地面等待區(qū)。draw_pd:畫出機(jī)場的跑道。根據(jù)跑道結(jié)構(gòu)體的x，y坐標(biāo)和規(guī)定的機(jī)場跑道數(shù)畫出機(jī)場的跑道。draw_plane:畫飛機(jī)的函數(shù)。主要根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)體的x，y坐標(biāo)，飛機(jī)的朝向，飛機(jī)的高度和飛機(jī)的種類畫出飛機(jī)。其中不同種類的飛機(jī)有不同的顏色，分別為中轉(zhuǎn)：紅色；降落：白色；起飛：綠色。高度位于地面的飛機(jī)將畫出飛機(jī)的起落架。

機(jī)場模擬仿真過程示意圖模擬的初始化該模塊的入口函數(shù)為init，主要是對模擬過程中的結(jié)構(gòu)體進(jìn)行初始化。、init_plane:初始化飛機(jī)init_pwl:初始化地面等待區(qū)init_pwa:初始化空中等待區(qū)init_pd:初始化跑道2.2模擬過程中的運(yùn)算2.2.1機(jī)場飛機(jī)坐標(biāo)運(yùn)算模塊(do_xy):此模塊根據(jù)飛機(jī)目前的正處于的運(yùn)行狀態(tài)（飛機(jī)結(jié)構(gòu)體中的process參數(shù)）計(jì)算飛機(jī)在下一時刻的坐標(biāo)位置。開始的所有飛機(jī)都是預(yù)設(shè)為FTA的狀態(tài)，進(jìn)入機(jī)場以后，根據(jù)飛機(jī)的種類改變飛機(jī)的模擬運(yùn)行狀態(tài)。整個坐標(biāo)運(yùn)算過程的思想是：飛機(jī)進(jìn)入一個模擬狀態(tài)→用該模擬狀態(tài)的算法計(jì)算坐標(biāo)→判斷飛機(jī)是否進(jìn)入下一個模擬狀態(tài)其中飛機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)的宏定義與對應(yīng)的含義如下：#defineFTA0//flytoairport飛向機(jī)場#defineWIA1//waitinair于空中等待#defineWOL2//waitonland于地面等待#defineRTL3//readytoland準(zhǔn)備降落#defineRTD4//readytodepart準(zhǔn)備起飛#defineTL5//toland正在降落#defineTD6//todepart正在起飛#defineRTT7//readytotrans準(zhǔn)備地面中轉(zhuǎn)#defineLOL8//leaveonland從地面離開機(jī)場#defineOUT10//outtheairport飛機(jī)已經(jīng)離開機(jī)場該模塊執(zhí)行的入口函數(shù)為do_xy.其中每一種運(yùn)行的狀態(tài)都有一個相應(yīng)的函數(shù)計(jì)算處理該狀態(tài)的飛機(jī)的坐標(biāo)。如對于狀態(tài)FTA則有相應(yīng)的函數(shù)do_FTA。所有這些函數(shù)都被do_xy調(diào)用?！は旅鎸︼w機(jī)各種狀態(tài)的動作做簡要的解釋。FTA：此狀態(tài)中飛機(jī)從外部接近飛機(jī)場。WIA：此狀態(tài)中會檢測空中等待區(qū)的使用狀況，并分配給飛機(jī)空閑的等待區(qū)。若飛機(jī)被分配了等待區(qū)則進(jìn)入該等待區(qū)。飛機(jī)處于空中沒有接到降落指示時會在空中進(jìn)行盤旋等待。WOL：此狀態(tài)中會檢測地面等待區(qū)的使用情況，并分配給飛機(jī)空閑的等待區(qū)。若飛機(jī)沒有分配到等待區(qū)則會在原地停留，若飛機(jī)被分配了等待區(qū)則進(jìn)入該等待區(qū)。RTL：此狀態(tài)的飛機(jī)已經(jīng)被分配跑道并準(zhǔn)備降落。RTD：此狀態(tài)的飛機(jī)已經(jīng)被分配跑道并準(zhǔn)備起飛。TL：此狀態(tài)的飛機(jī)正在降落的過程中。飛機(jī)降落后在跑道上滑行。TD：此狀態(tài)的飛機(jī)正在起飛的過程中。飛機(jī)在跑道上滑行并起飛。RTT：此狀態(tài)飛機(jī)為完成降落的中轉(zhuǎn)飛機(jī)。飛機(jī)會檢索地面的空閑等待區(qū)并進(jìn)入等待區(qū)等待起飛。LOL：此狀態(tài)飛機(jī)為完成降落的降落飛機(jī)。飛機(jī)回從地面離開飛機(jī)場。OUT：此狀態(tài)的飛機(jī)完成了一架飛機(jī)模擬的全部過程。之后會執(zhí)行飛機(jī)信息的統(tǒng)計(jì)，并在統(tǒng)計(jì)之后按照該飛機(jī)原有的種類對飛機(jī)的狀態(tài)再一次進(jìn)行初始化，使之在此進(jìn)入模擬系統(tǒng)。2.2.2處理飛機(jī)起飛降落請求模塊（do_pd）：此模塊在每次計(jì)算完飛機(jī)坐標(biāo)后檢索跑到區(qū)的使用狀態(tài)。若跑道未被使用則檢測空中和地面等待區(qū)中的0號和3號子區(qū)域（可以發(fā)送降落起飛請求的區(qū)域）看是否有需要處理的飛機(jī)。若有不止一架飛機(jī)需要處理，則按照一定的規(guī)則選出應(yīng)該先處理的飛機(jī)。總體選擇的規(guī)則是：空中的飛機(jī)優(yōu)先于地面；飛機(jī)的等待時間不能過長；地面等待區(qū)不能填滿。·實(shí)現(xiàn)此模塊功能的函數(shù)如下：voiddo_pd檢索跑道并分配的函數(shù)入口，被函數(shù)do_xy調(diào)用。voiddo_signal：檢索跑道并將可用跑道進(jìn)行分配的函數(shù)。被do_pd函數(shù)調(diào)用。此函數(shù)完成整個比較流程。structarea*signal_compare比較相同等待區(qū)（地面或空中）飛機(jī)優(yōu)先級的函數(shù)。被do_signal函數(shù)調(diào)用。函數(shù)會返回在相同高度的可請求使用跑道的子等待區(qū)（0號和3號子等待區(qū)）中更應(yīng)該被優(yōu)先處理飛機(jī)的等待區(qū)的指針。若兩個子等待區(qū)都沒有飛機(jī)則返回空等待區(qū)指針。structarea*compare_12比較地面和空中等待區(qū)的飛機(jī)優(yōu)先級的函數(shù)。被函數(shù)do_signal調(diào)用。該函數(shù)是對地面和空中等待區(qū)分別返回的子等待區(qū)進(jìn)行比較，并得出此兩個子區(qū)域中哪一個應(yīng)該被優(yōu)先處理，返回的是該等待區(qū)域的指針。voidmove_pw移動等待區(qū)域中的飛機(jī)的函數(shù)。被函數(shù)do_signal調(diào)用。如果最終返回的區(qū)域指針不是區(qū)域空指針，則將該區(qū)域的飛機(jī)指向區(qū)域的指針指向相應(yīng)的