随着航空运输量的持续增加和机场不断的扩建,场面活动及管理也日趋复杂,迫切需要实施先进场面活动引导和控制系统,改善场面服务质量,保证场面交通安全,提高机场运行效率。本文主要研究场面活动引导与控制系统中的控制和路径规划关键技术,为完整实现整个系统进行了一定的理论性探索。本文将基于Petri网的离散事件监控理论运用于场面活动引导与控制问题中。首先将跑道、滑行道和停机坪等活动区域离散化,根据离散元到Petri网基本元素的映射,建立了基于Petri网的场面活动模型。其次,利用线性不等式定义场面活动控制规范,将场面航空器的冲突转化为状态禁止问题,利用基于库所不变量的控制器设计方法来设计满足控制规范的控制器,从而避免跑道系统的入侵冲突和滑行道系统的对头冲突等。同时,针对交叉口的交叉相遇,借鉴扩展Petri网中抑制弧的概念,控制航空器在交叉口的运行顺序,从而使建立的场面活动Petri网模型满足机场运行规则。根据先进场面活动引导与控制系统的滑行路径规划需求,提出了滑行路径规划的三层次体系两阶段控制的总体框架;以滑行时间最短为路径规划目标,对传统Dijkstra算法进行改进,计算出静态预选路径库,将静态预选路径作为可行解对滑行路径进行动态规划,得出最优滑行路径及其活动时间窗;并实施在线路径更新,根据场面状态变化情况动态调整路径时间窗以避免航空器发生冲突,提高场面管制自动化水平,降低管制员工作强度。最后设计了先进场面活动引导与控制仿真系统的框架。