[發(fā)明專利]一種全國飛行流量時空分布預測推演系統(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）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G06F17/50
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔,徐曉鷺

技術領域

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

背景技術

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，推進精細化、科學化的飛行流量管理機制，亟需攻克全國飛行流量預測推演技術，一方面能提供全國飛行需求預測數(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，為新改建機場、航路及扇區(qū)結構優(yōu)化調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行仿真評估。

目前在飛行需求預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，國外已逐步建立并完善了飛行需求預測滾動更新機制，但鑒于我國空中交通管理模式特殊，無法照搬國外先進技術；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測，空中交通流量時空分布推演方面缺少相關技術及系統(tǒng)支持。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種將現(xiàn)有飛行需求預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測推演技術，并提供全國飛行流量預測推演系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

①飛行需求預測階段：提出一種機場對飛行需求滾動預測方法，給出預測目標年全國飛行需求及其在機場對之間的分布。②飛行流量時空分布預測推演階段：在飛行需求預測結果的基礎上，采用飛行計劃航跡預測、機場容量包線預測、扇區(qū)容量預測等技術方法，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、各類空域單元的預測目標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測推演系統(tǒng)，包括空域結構模塊、基礎數(shù)據(jù)模塊、飛行需求預測模塊、飛行流量時空預測推演模塊以及結果顯示模塊，其中：

所述空域結構模塊根據(jù)更新的《航行資料匯編(AIP)》，存儲并維護包括機場、扇區(qū)、航路、關鍵點等空域單元的經(jīng)緯度以及空域單元關聯(lián)關系等在內(nèi)的空域數(shù)據(jù)及其對應的圖形信息；

所述基礎數(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)濟數(shù)據(jù)、其它交通運輸方式相關數(shù)據(jù)等基礎數(shù)據(jù)；

所述飛行需求預測模塊接收空域結構模塊和基礎數(shù)據(jù)模塊提供的相應信息，預測并更新全國飛行需求；

所述飛行流量時空預測推演模塊接收飛行需求預測模塊的數(shù)據(jù)結果，并結合基礎數(shù)據(jù)庫中當前典型日的飛行計劃數(shù)據(jù)，生成預測年份典型日的初始全國機場飛行計劃，采用容量受限下的飛行航跡預測方法，分別得到機場容量受限下、機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果；

所述結果顯示模塊根據(jù)實際工程目的，結合全國飛行需求預測及飛行流量時空分布預測推演結果，并實現(xiàn)圖表結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)，包括全國機場對飛行流量數(shù)據(jù)、飛行計劃數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)、其它交通工具運行數(shù)據(jù)等，建立基礎數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫。

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

步驟三，采用經(jīng)典的時間序列預測法、計量經(jīng)濟預測法、引力模型預測法對全國機場對未來5-10年飛行需求進行預測。

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