[發(fā)明專利]一種全國飛行流量時空分布預(yù)測推演系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610122253.5
• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN105679102B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張洪海;楊磊;陳丹;胡明華;李印鳳;張穎;薛磊;叢瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G06F17/50
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 賀翔,徐曉鷺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空中交通流量管理與規(guī)劃領(lǐng)域，特別涉及一種全國飛行流量時空分布預(yù)測推演技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著我國航空運輸?shù)目焖侔l(fā)展，空域與飛行需求之間的矛盾日益突出，目前空域運行管理模式和流量控制方法難以滿足持續(xù)增長的飛行流量需要。為提升我國飛行流量管理水平，推進(jìn)精細(xì)化、科學(xué)化的飛行流量管理機(jī)制，亟需攻克全國飛行流量預(yù)測推演技術(shù)，一方面能提供全國飛行需求預(yù)測數(shù)據(jù)，有利于從國家層面全局把握我國未來一段時間內(nèi)的飛行需求，為新改建機(jī)場、航路及扇區(qū)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整以及全國航班時刻制定等提供數(shù)據(jù)支持；另一方面，能對未來全國飛行流量進(jìn)行時空推演，并能給出現(xiàn)行空域條件下的延誤分布，有利于挖掘空中交通運行瓶頸，并能對規(guī)劃的空域及流量管理方案進(jìn)行仿真評估。

目前在飛行需求預(yù)測方面的理論研究成果較為豐富，但鮮有能運用于我國空中交通實際工程中的技術(shù)，國外已逐步建立并完善了飛行需求預(yù)測滾動更新機(jī)制，但鑒于我國空中交通管理模式特殊，無法照搬國外先進(jìn)技術(shù)；此外，在廣空域飛行流量推演方面的理論研究較少，現(xiàn)有研究成果主要集中于短時飛行航跡預(yù)測，空中交通流量時空分布推演方面缺少相關(guān)技術(shù)及系統(tǒng)支持。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種將現(xiàn)有飛行需求預(yù)測理論更好的運用于實際工程中的方法，提出一種飛行流量兩階段預(yù)測推演技術(shù)，并提供全國飛行流量預(yù)測推演系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

①飛行需求預(yù)測階段：提出一種機(jī)場對飛行需求滾動預(yù)測方法，給出預(yù)測目標(biāo)年全國飛行需求及其在機(jī)場對之間的分布。②飛行流量時空分布預(yù)測推演階段：在飛行需求預(yù)測結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用飛行計劃航跡預(yù)測、機(jī)場容量包線預(yù)測、扇區(qū)容量預(yù)測等技術(shù)方法，提出全國飛行流量時空分布推演方法，給出全國范圍內(nèi)、不同受限場景下、各類空域單元的預(yù)測目標(biāo)年典型日飛行流量時空分布狀況。

本發(fā)明提出了一種全國飛行流量時空分布預(yù)測推演系統(tǒng)，包括空域結(jié)構(gòu)模塊、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊、飛行需求預(yù)測模塊、飛行流量時空預(yù)測推演模塊以及結(jié)果顯示模塊，其中：

所述空域結(jié)構(gòu)模塊根據(jù)更新的《航行資料匯編(AIP)》，存儲并維護(hù)包括機(jī)場、扇區(qū)、航路、關(guān)鍵點等空域單元的經(jīng)緯度以及空域單元關(guān)聯(lián)關(guān)系等在內(nèi)的空域數(shù)據(jù)及其對應(yīng)的圖形信息；

所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊用于融合并管理空中交通流量數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、其它交通運輸方式相關(guān)數(shù)據(jù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

所述飛行需求預(yù)測模塊接收空域結(jié)構(gòu)模塊和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊提供的相應(yīng)信息，預(yù)測并更新全國飛行需求；

所述飛行流量時空預(yù)測推演模塊接收飛行需求預(yù)測模塊的數(shù)據(jù)結(jié)果，并結(jié)合基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中當(dāng)前典型日的飛行計劃數(shù)據(jù)，生成預(yù)測年份典型日的初始全國機(jī)場飛行計劃，采用容量受限下的飛行航跡預(yù)測方法，分別得到機(jī)場容量受限下、機(jī)場容量受限下以及全空域受限下的全國飛行流量時空分布推演結(jié)果，也可以根據(jù)用戶需求，提供空域限制、通航影響等條件下的全國飛行流量時空分布推演結(jié)果；

所述結(jié)果顯示模塊根據(jù)實際工程目的，結(jié)合全國飛行需求預(yù)測及飛行流量時空分布預(yù)測推演結(jié)果，并實現(xiàn)圖表結(jié)果顯示及仿真推演顯示。

本發(fā)明還提出了一種全國飛行流量時空分布預(yù)測推演方法，包含如下步驟：

步驟一，收集歷史數(shù)據(jù)，包括全國機(jī)場對飛行流量數(shù)據(jù)、飛行計劃數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、其它交通工具運行數(shù)據(jù)等，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫。

步驟二，提取并融合《航行資料匯編(AIP)》中機(jī)場、扇區(qū)、航路、關(guān)鍵點等空域單元的經(jīng)緯度以及空域單元關(guān)聯(lián)關(guān)系等數(shù)據(jù)，搭建空域仿真環(huán)境，實現(xiàn)與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的匹配。

步驟三，采用經(jīng)典的時間序列預(yù)測法、計量經(jīng)濟(jì)預(yù)測法、引力模型預(yù)測法對全國機(jī)場對未來5-10年飛行需求進(jìn)行預(yù)測。

步驟四，根據(jù)全國機(jī)場對飛行需求預(yù)測結(jié)果，采用份額模型及最大時隙優(yōu)先原則，生成預(yù)測年份典型日的機(jī)場對初始飛行計劃，逐一針對各機(jī)場，遍歷與該機(jī)場相關(guān)的機(jī)場對初始飛行計劃并對其進(jìn)行累加，即可構(gòu)建“典型日全國機(jī)場初始飛行計劃”。具體步驟包括：