[發明專利]一種基于軌跡譜聚類的終端區盛行交通流識別方法

有效

• 申請號: 201310388103.5
• 申請日: 2013-09-01
• 公開（公告）號: CN103456192A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 王超;王飛;劉宏志;張召悅;徐肖豪;張春鳳;趙嶷飛;王潔寧;高偉;趙宏偉;李楠;黃寶軍;岳仁田;王興隆;王紅勇;趙元棣;姜高揚;王濤波;韓邦村
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G06K9/62
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術領域

本發明涉及空域規劃領域，特別涉及一種基于軌跡譜聚類的終端區盛行交通流識別方法，應用本方法可以為終端區空域的重新設計以及進離場航線設計提供技術基礎。

背景技術

終端區空域是空中交通最密集、最復雜的空域，是整個空域容量提高的瓶頸。如何合理、高效利用有限的終端空域資源，已經成為空域管理部門急需解決的緊迫問題，也是空域規劃領域學者研究的熱點問題。目前大部分國家的空域設計和進離場航線設計的工作都是按照國際民航組織相關文件進行的，但其有些結果缺乏科學性與合理性，導致終端空域資源不能有效的充分利用。利用大量歷史交通流軌跡數據，分析其少數幾個具有代表性的盛行交通流軌跡，是進行空域規劃的基礎，在此基礎上設計的進離場航線和空域扇區才能適應交通流運行的需要。

雖然目前也存在一些針對終端區交通流的軌跡聚類的方法，但都主要圍繞水平剖面展開，沒有考慮航空器軌跡的空間特性，而且歷史雷達軌跡中通常包含一些異常軌跡，由于異常航跡對于生成代表性航跡具有較大影響，所構造的中心航跡是在人工剔除異常航跡的基礎上完成的，不僅自動化程度不高，且異常軌跡的識別對結果均有較大影響。此外，現有研究多是以航跡點或分段軌跡為研究對象，無法體現完整軌跡的特征。因此，不能完全滿足終端區規劃設計中對代表性交通流識別的需要。

考慮到現有終端區交通流軌跡聚類的現狀，尚缺少一種能夠快速、有效、實用的盛行交通流識別方法。

發明內容

鑒于現有技術領域的不足，本發明的目的在于，提供一種新的終端區盛行交通流識別方法，該方法基于軌跡譜聚類和軌跡核密度估計來實現終端區盛行交通流的識別，以求準確、有效的識別出終端區的盛行交通流，給終端區空域的重新設計以及進離場航線設計提供技術基礎。

本發明是這樣實現的，一種基于軌跡譜聚類的終端區盛行交通流識別方法，通過計算機系統輔助實現，所述計算機系統主要由客戶端/服務器（C/S）模式構成，其特征在于，計算機系統包括雷達軌跡數據庫、數據處理模塊、軌跡聚類模塊、盛行交通流識別模塊和顯示與交互模塊，用作終端區盛行交通流識別方法的實現平臺；

數據處理模塊根據雷達存儲數據的特征來解析出終端空域中不同機場、不同跑道的軌跡數據；

軌跡聚類模塊應用軌跡譜聚類算法將相同跑道的雷達軌跡進行聚類分類；

盛行交通流識別模塊應用軌跡核密度方法對雷達軌跡聚類模塊聚類的每一類結果進行盛行交通流的識別；

顯示與交互模塊主要是用來顯示原始軌跡、分類結果以及盛行交通流；

計算機系統中包括飛行軌跡的相似性模型的建立、利用軌跡譜聚類對飛行軌跡進行聚類和利用軌跡核密度估計進行盛行交通流識別的步驟；

所述終端扇區盛行交通流識別方法，包括如下步驟：

步驟1：在數據處理模塊中輸入雷達記錄終端區的飛行軌跡數據，解析出有關給定機場跑道的飛行軌跡數據，并根據轉彎角度將軌跡數據點劃分為特征航跡點（是指在軌跡中能描述該軌跡的關鍵特征的軌跡點）和普通航跡點；

關鍵特征的軌跡點指的是一條軌跡的起始航跡點以及其他的航跡點航向變化大于一定轉彎角度的航跡點，這個轉彎角度在空管領域內的專家可以很容易給出。???????????????????????????????

步驟2：以機場基準點所在位置為坐標原點O建立空間直角坐標系，以長為l、寬為b、高為h的網格為基本單元，以原點O為空間網格G_0,0,0的中心，將終端區的三維空間劃分為若干個基本網格單元，對于空間網格G_m,n,a，得到其中心坐標?(x^m_c，yⁿ_c，z^a_c)=(m^.l，n^.b，n^.h)；