[發(fā)明專利]基于灰色長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的管制空域戰(zhàn)略流量預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910360715.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110210648B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾維理;徐正鳳;羊釗;朱聃;朱星輝;胡明華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/30;G06F18/2135;G06N3/0442;G06N3/0464;G06N3/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹蕓

本發(fā)明公開了一種基于灰色長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的管制空域戰(zhàn)略流量預(yù)測方法，屬于空中交通流量管理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括如下步驟：步驟1：讀取數(shù)據(jù)；步驟2：數(shù)據(jù)預(yù)處理；步驟3：利用灰色關(guān)聯(lián)分析初步篩選影響因素；步驟4：利用主成分分析方法提取主要特征；步驟5：建立灰色戰(zhàn)略流量預(yù)測模型；步驟6：建立長短期記憶網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略流量預(yù)測模型；步驟7：建立灰色長短期記憶網(wǎng)絡(luò)組合預(yù)測模型。本發(fā)明能夠為管制區(qū)的扇區(qū)劃設(shè)、航路調(diào)整等空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，實現(xiàn)空域資源的有效利用，同時為管制區(qū)未來人員投入、財務(wù)投入以及固定資產(chǎn)投入等資源需求分配提供依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于灰色長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的管制空域戰(zhàn)略流量預(yù)測方法，屬于空中交通流量管理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，我國民航業(yè)發(fā)展迅速，航空運輸需求逐漸旺盛。而目前我國的空中交通流量管理服務(wù)卻一直處于滯后、低效的狀態(tài),與高速增長的空中交通流量之間的矛盾日益突出。空域規(guī)劃的不合理、流量管理系統(tǒng)化和自動化程度不高、空管系統(tǒng)保障能力較低及流量控制的隨意性導(dǎo)致現(xiàn)有空域資源和管理手段難以適應(yīng)空中交通流量的快速增長，在機場、終端區(qū)以及航路交叉點等出現(xiàn)了交通擁擠和飛行沖突等情況，形成了空中交通網(wǎng)絡(luò)的“瓶頸”,也直接導(dǎo)致了飛行前的地面等待,飛行中的空中等待、改航、偏航等情況,從而影響了飛行安全，增加了飛行燃料消耗,降低了航班正常性。因此,需要建立一套科學(xué)有效的空中交通流量管理體系對空中交通流量進(jìn)行科學(xué)管理，而進(jìn)行流量管理的前提和基礎(chǔ)就是需要對空中交通流量的分布與發(fā)展趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確地統(tǒng)計與預(yù)測。

對某一空域、某一時間段內(nèi)航空器數(shù)量的預(yù)測是空中交通流量預(yù)測的一部分，它是空中交通規(guī)劃和管理的重要基礎(chǔ)和決策依據(jù)，為提高全國和地區(qū)的運行效率提供依據(jù)。根據(jù)前期對空中交通流量全國及地區(qū)性分布的統(tǒng)計，預(yù)測出未來一段時間內(nèi)可能會發(fā)生擁擠的地區(qū)和航路點，使管制人員進(jìn)行相應(yīng)的戰(zhàn)略部署，提前作出調(diào)配方案，并在之后的航班運行階段采取有效的管制措施，這樣大大緩解了空中交通擁擠導(dǎo)致的航班延誤問題，保障了飛行安全，提高了空域資源的合理利用率，也極大提升了航空公司的運行效率和經(jīng)濟效益。另外，流量預(yù)測還能提高航班時刻安排的合理性，排除一些由于交通擁堵帶來的一系列不合理和不安全的因素，促進(jìn)航班時刻的合理分配以及有效監(jiān)控。空中交通流量預(yù)測對機場等一些設(shè)施的建設(shè)和規(guī)劃也具有指導(dǎo)性的作用，使空域、航路等資源得到有效及充分的利用，促進(jìn)未來我國航空資源配置更好地適應(yīng)持續(xù)加大的交通運輸需求，為空中交通的有效暢通運行提供有力支持，有利于我國民航運輸業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

空中交通流量預(yù)測可以分為戰(zhàn)略預(yù)測和戰(zhàn)術(shù)預(yù)測。戰(zhàn)略預(yù)測著眼于中長期流量時空變化趨勢的分析，對于調(diào)整國家空域結(jié)構(gòu)、緩解空域擁堵、管制單位人員和設(shè)備配備等問題具有重要的指導(dǎo)作用。戰(zhàn)術(shù)預(yù)測考慮空域結(jié)構(gòu)、管制規(guī)則和航路配置等狀況，根據(jù)當(dāng)日的飛行計劃以及實時更新的空域數(shù)據(jù)、電報、雷達(dá)、氣象等數(shù)據(jù)，對航路點、航路段、扇區(qū)等空域單元，統(tǒng)計預(yù)測未來一段時間內(nèi)的航空器數(shù)量，使管制員可以從容應(yīng)對空中交通狀況，同時也為空中交通管理決策者提供數(shù)據(jù)支持。

目前，大多數(shù)空中交通流量預(yù)測研究都是針對戰(zhàn)術(shù)層面的短期流量預(yù)測的。

發(fā)明內(nèi)容

為了對空中交通流量進(jìn)行更加精準(zhǔn)的預(yù)測，本發(fā)明提出了一種基于灰色長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的管制空域戰(zhàn)略流量預(yù)測方法，能夠為管制區(qū)的扇區(qū)劃設(shè)、航路調(diào)整等空域結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)，實現(xiàn)空域資源的有效利用，同時為管制區(qū)未來人員投入、財務(wù)投入以及固定資產(chǎn)投入等資源需求分配提供依據(jù)。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

一種基于灰色長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的空中交通流量戰(zhàn)略預(yù)測方法，包括如下步驟：

步驟1：讀取數(shù)據(jù)

讀取空中交通流量數(shù)據(jù)集，包括塔臺、進(jìn)近及區(qū)域年飛行架次，然后讀取對應(yīng)年份影響戰(zhàn)略流量的因素數(shù)據(jù)集，包括全國及區(qū)域經(jīng)濟、人口、消費水平、各類交通方式運輸量、交通業(yè)就業(yè)人員及固定資產(chǎn)投資、旅游、進(jìn)出口額、航線條數(shù)、飛機架數(shù)各類指標(biāo)；

步驟2：數(shù)據(jù)預(yù)處理