[發(fā)明專利]一種航路資源動態(tài)分配工具及其實現(xiàn)方法

有效

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• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN105160944B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 楊尚文;嚴勇杰;陳平
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發(fā)明涉及空中交通管理技術，特別涉及一種可應用于空中交通流量管理、有效應對航路運行環(huán)境變化的一種航路資源動態(tài)分配工具及其實現(xiàn)方法。

背景技術

航路是主要的空域類型之一，對于保障大范圍空中交通運行秩序具有重要的意義。現(xiàn)有航路資源分配工具可根據(jù)航路可用性、飛行用戶對航路的偏好等條件優(yōu)化分配航路，有效緩解天氣等因素導致的航路擁擠影響。但是現(xiàn)有的研究成果對空域資源的分配一般具有較強的計劃性，根據(jù)空域資源的預測容量和計劃交通需求進行整體考慮，缺乏能有效跟蹤空域資源使用情況、動態(tài)優(yōu)化分配空域資源的簡便、易行的工具，難以實現(xiàn)對空域資源分配過程的有效控制，民航空中交通管理實際工作中仍以計劃分配工具為主，采用先到先服務原則，航路資源利用率較低，損失較大。

因此，需要一種新的技術方案以解決上述技術問題。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足而提出一種航路資源動態(tài)分配工具及其實現(xiàn)方法，可動態(tài)掌握航路資源占用與閑置情況，實現(xiàn)航路資源的動態(tài)分配，最大程度地利用航路資源，減少了航班延誤損失。

為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明公開了一種航路資源動態(tài)分配工具，該航路資源動態(tài)分配工具包括初始化模塊、航路資源模塊、優(yōu)化分配模塊、時域控制模塊、策略執(zhí)行模塊、輸出模塊；所述初始化模塊用于獲取當前未執(zhí)行航路資源優(yōu)化分配策略的航班信息，所述航班信息包括航班數(shù)、每個航班的計劃到達時刻和單位時間延誤成本；所述航路資源模塊用于獲取航路當前容量，根據(jù)容量確定當前可用時隙資源；所述優(yōu)化分配模塊以當前未執(zhí)行航路資源優(yōu)化分配策略的航班的總延誤損失最小為目標，按照航班實際到達時刻不早于計劃到達時刻、每個航班有且僅有一個時隙的約束條件優(yōu)化分配當前可用時隙資源，生成當前航路資源優(yōu)化分配策略；所述時域控制模塊按一定步長檢測航路容量，判斷當前容量是否發(fā)生變化，如是則轉至航路資源模塊，如否則轉至策略執(zhí)行模塊；所述策略執(zhí)行模塊用于執(zhí)行當前航路資源優(yōu)化分配策略；所述輸出模塊用于判斷是否存在未執(zhí)行航路資源優(yōu)化分配策略的航班，如是則轉至優(yōu)化分配模塊，如否則輸出總延誤損失和航路資源優(yōu)化分配的最終策略。

本發(fā)明還提出了一種航路資源動態(tài)分配工具的實現(xiàn)方法，該實現(xiàn)方法包括以下步驟：

利用初始化模塊獲取當前未執(zhí)行航路資源優(yōu)化分配策略的航班信息，航班信息包括航班數(shù)、每個航班的計劃到達時刻和單位時間延誤成本；

利用航路資源模塊用于獲取航路當前容量，根據(jù)容量確定當前可用時隙資源；

利用優(yōu)化分配模塊以當前未執(zhí)行航路資源優(yōu)化分配策略的航班的總延誤損失最小為目標，按照航班實際到達時刻不早于計劃到達時刻、每個航班有且僅有一個時隙的約束條件優(yōu)化分配當前可用時隙資源，生成當前航路資源優(yōu)化分配策略；

利用時域控制模塊按一定步長檢測航路容量，判斷當前容量是否發(fā)生變化，如是則轉至航路資源模塊，如否則轉至策略執(zhí)行模塊；

利用策略執(zhí)行模塊執(zhí)行當前航路資源優(yōu)化分配策略；

利用輸出模塊判斷是否存在未執(zhí)行航路資源優(yōu)化分配策略的航班，如是則轉至優(yōu)化分配模塊，如否則輸出總延誤損失和航路資源優(yōu)化分配的最終策略。

優(yōu)選地，本發(fā)明的航路資源動態(tài)分配工具及其實現(xiàn)方法中，所述優(yōu)化分配模塊采用的數(shù)學公式為：

以當前未執(zhí)行航路資源優(yōu)化分配策略的航班的總延誤損失最小為目標，表示為

其中，n為當前未執(zhí)行航路資源優(yōu)化分配策略的航班數(shù)；c_i為航班i單位時間延誤成本；為航班i實際到達時刻，即時隙r的起始時刻，表示時隙r；為航班i計劃到達時刻；為決策變量，若將時隙r分配給航班i，為1，否則為0。決策變量的約束條件包括航班實際到達時刻不早于計劃到達時刻和每個航班有且僅有一個時隙。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比：在空域流量受限條件下，能夠及時掌握航路容量變化，動態(tài)優(yōu)化分配航路資源，提高航路資源利用率與空中交通運行效率，為有效掌握與動態(tài)控制航路運行提供一種快速實現(xiàn)工具；本發(fā)明的航路資源動態(tài)分配工具易于嵌入空中交通流量管理、空域管理或管制指揮自動化系統(tǒng)中，為空域管理、協(xié)同流量管理、管制指揮自動化系統(tǒng)研發(fā)等提供技術支持。本發(fā)明利用各模塊之間的配合，動態(tài)掌握航路容量變化，實現(xiàn)航路資源的動態(tài)優(yōu)化分配，最大程度地利用航路資源，提高航路資源利用率與空中交通運行效率，減少了因空域流量受限條件下的損失；且實現(xiàn)方法簡單、快速、易于操作、準確率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的航路資源動態(tài)分配工具的組成框圖；