[發(fā)明專利]高效智能空中交通區(qū)域劃分系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811235490.8
• 申請(qǐng)日: 2018-10-22
• 公開（公告）號(hào): CN109508868B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/06
• 分類號(hào): G06Q10/06;G06Q50/30;G06K9/62
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發(fā)明涉及一種基于模糊C均值聚類的空中交通區(qū)域劃分系統(tǒng)。基于模糊C均值聚類的空中交通區(qū)域劃分系統(tǒng)包括：經(jīng)緯度矩陣構(gòu)建模塊適于采集航班的ADS?B數(shù)據(jù)并構(gòu)建經(jīng)緯度矩陣；模型建立模塊適于利用模糊C均值聚類對(duì)經(jīng)緯度矩陣中的每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析；最佳聚類計(jì)算模塊適于依據(jù)分析結(jié)果計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)的最佳聚類；航空邊界繪制模塊適于通過聚類邊緣繪制對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)的最佳聚類繪制航空系統(tǒng)邊界。通過將模糊C均值聚類算法與聚類評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行結(jié)合，可以有效評(píng)價(jià)聚類有效性，得出最佳空中交通區(qū)域劃分結(jié)果，優(yōu)化了航空的區(qū)域劃分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空中交通區(qū)域劃分，具體涉及一種基于模糊C均值聚類的空中交通區(qū)域劃分系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著民航行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有空域資源趨于飽和，國家與國家、地區(qū)與地區(qū)之間的空中交通限制不斷增多，降低了航空器運(yùn)行效率的同時(shí)增加了航班延誤。空中交通區(qū)域的正確劃分，對(duì)追求高效的協(xié)同服務(wù)水平，增強(qiáng)全局性優(yōu)化調(diào)配空域的能力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

模糊c均值聚類算法結(jié)果有明顯的幾何意義，并且聚類中心對(duì)數(shù)據(jù)放大或者縮小都具有魯棒性，在應(yīng)用于分析ADS-B數(shù)據(jù)時(shí)，可以發(fā)揮其算法優(yōu)勢(shì)。但使用該方法劃分空中交通區(qū)域時(shí)，最佳分類數(shù)仍需使用聚類評(píng)價(jià)指標(biāo)來確定。

然而現(xiàn)在單獨(dú)使用模糊c均值聚類算法對(duì)空中交通區(qū)域進(jìn)行劃分時(shí)，存在無法確定最佳分類數(shù)的缺陷。

因此，如何克服上述問題是目前亟待解決的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于模糊C均值聚類的空中交通區(qū)域劃分系統(tǒng)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于模糊C均值聚類的空中交通區(qū)域劃分系統(tǒng)包括：

經(jīng)緯度矩陣構(gòu)建模塊適于采集航班的ADS-B數(shù)據(jù)并構(gòu)建經(jīng)緯度矩陣；

模型建立模塊適于利用模糊C均值聚類對(duì)經(jīng)緯度矩陣中的每個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析；

最佳聚類計(jì)算模塊適于依據(jù)分析結(jié)果計(jì)算每個(gè)數(shù)據(jù)的最佳聚類；

航空邊界繪制模塊適于通過聚類邊緣繪制對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)的最佳聚類繪制航空系統(tǒng)邊界。

進(jìn)一步的，所述經(jīng)緯度矩陣構(gòu)建模塊包括：

數(shù)據(jù)采集單元適于采集航班的ADS-B數(shù)據(jù)；

去噪單元適于對(duì)采集到的ADS-B數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，即刪除缺少經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和/或關(guān)聯(lián)不上航班的數(shù)據(jù)；

經(jīng)緯度矩陣構(gòu)建單元適于對(duì)去噪處理后的ADS-B數(shù)據(jù)構(gòu)建經(jīng)緯度矩陣。

進(jìn)一步的，模型建立模塊包括：

參數(shù)定義單元；

設(shè)定約束單元；

目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建單元；

目標(biāo)函數(shù)最小值計(jì)算單元適于將約束條件代入目標(biāo)函數(shù)中，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的最小值。

進(jìn)一步的，參數(shù)定義單元適于定義參數(shù)，參數(shù)包括：

u_ij表示的是第j個(gè)數(shù)據(jù)樣本在第i個(gè)類中的隸屬度；

m表示的模糊加權(quán)指數(shù)；

x_j表示的是第j個(gè)數(shù)據(jù)樣本；

v_i表示的是第i個(gè)聚類中心；

C表示聚類個(gè)數(shù)；

n表示數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；

λ表示拉格朗日乘數(shù)。

進(jìn)一步的，設(shè)定約束單元適于設(shè)定約束條件，其中約束條件為：