[發明專利]高效智能空中交通區域劃分系統

有效

• 申請號: 201811235490.8
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109508868B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 謝華;張姝;袁立罡;張穎;陳平;趙征;王也;張洪海;李杰;王兵
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/30;G06K9/62
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

1.一種空中交通區域劃分系統，其特征在于，包括：

經緯度矩陣構建模塊，采集航班的ADS-B數據并構建經緯度矩陣，ADS-B

指的是廣播式自動相關監視；

模型建立模塊，利用模糊C均值聚類對經緯度矩陣中的每個數據進行聚類分析；

最佳聚類計算模塊，依據分析結果計算每個數據的最佳聚類；

航空邊界繪制模塊，通過聚類邊緣繪制對每個數據的最佳聚類繪制航空系統邊界；

所述經緯度矩陣構建模塊包括：

數據采集單元適于采集航班的ADS-B數據；

去噪單元適于對采集到的ADS-B數據進行去噪處理，即刪除缺少經緯度數據和/或關聯不上航班的數據；

經緯度矩陣構建單元適于對去噪處理后的ADS-B數據構建經緯度矩陣；

模型建立模塊包括：

參數定義單元；

設定約束單元；

目標函數構建單元；

目標函數最小值計算單元適于將約束條件代入目標函數中，計算目標函數的最小值；

參數定義單元適于定義參數，參數包括：

u_ij表示的是第j個數據樣本在第i個類中的隸屬度；

m表示的模糊加權指數；

x_j表示的是第j個數據樣本；

v_i表示的是第i個聚類中心；

C表示聚類個數；

n表示數據個數；

λ表示拉格朗日乘數；

設定約束單元適于設定約束條件，其中約束條件為：；

目標函數構建單元構建的目標函數為：；

通過迭代，計算目標函數的最小值為；

；

其中，，；

如果兩次循環中聚類中心的變化小于設定的閾值，則停止迭代，將下一個數據樣本的約束條件代入目標函數，直到聚類中心vi的變化小于設定的閾值或達到設定的迭代次數；

最佳聚類計算模塊包括：

聚類緊密性計算單元；

聚類重疊性計算單元；

有效性指標計算單元；

有效性指標計算單元適于得出模糊聚類有效性指標，其中最大有效性指標對應的分類為最佳聚類；

聚類緊密性計算單元適于計算聚類緊密性，即，

、；

其中：S為最大隸屬度的數據對象個數；n為數據集中所有數據對象的個數；U為隸屬度矩陣；k為聚類個數；和是兩個參數，分別取0.7和0.6；

聚類重疊性計算單元適于計算聚類重疊性，即，

；

其中：；R為滿足且條件的矩陣元素的個數；n為數據集中全部數據對象的個數；U為隸屬度矩陣；p、q為類別；Comp(k，U)表示U為隸屬度矩陣、k為聚類個數時的聚類緊密性；Overlap(k,U)表示U為隸屬度矩陣、k為聚類個數時的聚類重疊性；R表示判定為重疊的矩陣的元素個數；

有效性指標計算單元適于計算有效性指標，即，

、；

分別得到最大值如下：

、；

對兩個最大值進行歸一化處理，即，

、；

其中，，，FComp(k，U)表示對U為隸屬度矩陣、k為聚類個數時的聚類緊密性進行歸一化處理；FOverlap(k,U)表示對U為隸屬度矩陣、k為聚類個數時的聚類重疊性進行歸一化處理；

有效性指標計算單元適于得出模糊聚類有效性指標，即，；其中，F表示聚類有效性指標；

航空邊界繪制模塊適于通過聚類邊緣繪制對每個數據的最佳聚類繪制航空系統邊界，即依次以每個聚類中心點作為原點建立直角坐標系，并將所有區域等分成n份；計算n份中每一份的點到最佳聚類的聚類中心的距離，并選擇出每一份中到聚類中心距離最大的點構成一個集合P；將集合P中的點連接成一個凸包，完成對航空系統邊界的繪制。