[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于漸進(jìn)梯度回歸樹(shù)的天氣影響下空中通行能力的預(yù)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910541983.2
• 申請(qǐng)日: 2019-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110363333A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李杰;王凱;彭瑛;毛利民;張朋;周曉寧;萬(wàn)莉莉;謝華;王兵;張穎;袁立罡;陳海燕
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q10/04
• 分類(lèi)號(hào): G06Q10/04;G06Q50/30;G06F17/18;G06K9/62;G06N20/00
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于漸進(jìn)梯度回歸樹(shù)的天氣影響下空中通行能力的預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：(1)數(shù)據(jù)讀取和處理；(2)數(shù)據(jù)清洗；(3)構(gòu)建數(shù)據(jù)特征量；(4)模型訓(xùn)練和測(cè)試；(5)模型性能評(píng)估和優(yōu)化；(6)天氣影響下空中通行能力的預(yù)測(cè)。本發(fā)明能夠?qū)ι葏^(qū)、終端區(qū)和機(jī)場(chǎng)的空中通行能力進(jìn)行科學(xué)合理的預(yù)測(cè)，為流量管理人員進(jìn)行決策提供支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及空中通行能力預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于漸進(jìn)梯度回歸樹(shù)的天氣影響下空中通行能力的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)民航事業(yè)的快速發(fā)展，飛行流量激增，在相對(duì)有限的空域資源條件下，交通擁擠日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重影響著空中交通運(yùn)行的安全與效率。為了平衡空域資源供需矛盾、減少航班延誤，科學(xué)、合理、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)空域通行能力成為空中交通管理亟需解決的問(wèn)題。

空中通行能力是指空中交通管制單位用以聲明并反映其空中交通管制系統(tǒng)或者其任何子系統(tǒng)或者運(yùn)行席位在特定條件下提供空中交通服務(wù)的能力，通常用在給定的一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)入指定空域的航空器數(shù)量來(lái)表示。目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)晴好天氣條件下空域和機(jī)場(chǎng)的空中通行能力評(píng)估方法進(jìn)行了大量的分析研究，對(duì)流天氣影響下扇區(qū)、終端區(qū)和機(jī)場(chǎng)的空中通行能力的量化研究較少。在對(duì)流天氣條件下，管制單位只能根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和管制經(jīng)驗(yàn)，對(duì)天氣影響下的空中通行能力進(jìn)行人工預(yù)判。這種主觀估計(jì)嚴(yán)重依賴個(gè)體的經(jīng)驗(yàn)，不但容易產(chǎn)生偏差而且沒(méi)有客觀的理論和方法進(jìn)行優(yōu)化和校正。因此，在空中交通流量管理工作中迫切需要對(duì)天氣影響下空中通行能力的預(yù)測(cè)。

目前，基于機(jī)器學(xué)習(xí)智能算法預(yù)測(cè)空中通行能力已成為一個(gè)趨勢(shì)。機(jī)器學(xué)習(xí)的算法很多，在建模和算法選擇的時(shí)候需要根據(jù)輸入數(shù)據(jù)來(lái)選擇最合適的算法來(lái)獲得最好的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種基于漸進(jìn)梯度回歸樹(shù)的天氣影響下空中通行能力的預(yù)測(cè)方法，能夠?qū)ι葏^(qū)、終端區(qū)和機(jī)場(chǎng)的空中通行能力進(jìn)行科學(xué)合理的預(yù)測(cè)，為流量管理人員進(jìn)行決策提供支持。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于漸進(jìn)梯度回歸樹(shù)的天氣影響下空中通行能力的預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

(1)數(shù)據(jù)讀取和處理；

(2)數(shù)據(jù)清洗；

(3)構(gòu)建數(shù)據(jù)特征量；

(4)模型訓(xùn)練和測(cè)試；

(5)模型性能評(píng)估和優(yōu)化；

(6)天氣影響下空中通行能力的預(yù)測(cè)。

優(yōu)選的，步驟(1)中，數(shù)據(jù)讀取和處理具體包括如下步驟：

(11)讀取的數(shù)據(jù)包括：讀取氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)、日常天氣報(bào)告、航班的飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)；

(12)根據(jù)氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)文件名得到時(shí)間的年月日時(shí)分秒；

(13)根據(jù)氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)計(jì)算雷達(dá)反射率>40dBZ的面積與空域?qū)ο蟮谋戎档玫教鞖鈱?duì)空域的影響指數(shù)；

(14)根據(jù)氣象雷達(dá)數(shù)據(jù)的回波信號(hào)得到機(jī)場(chǎng)過(guò)去時(shí)刻/當(dāng)前時(shí)刻各離場(chǎng)方向航路點(diǎn)的可用容量比率；

(15)根據(jù)機(jī)場(chǎng)日常天氣報(bào)告(METAR)得到過(guò)去時(shí)刻/當(dāng)前時(shí)刻的機(jī)場(chǎng)風(fēng)向/風(fēng)速、側(cè)風(fēng)、能見(jiàn)度、云量、云底高度、天氣現(xiàn)象；

(16)根據(jù)風(fēng)向與跑道的夾角計(jì)算跑道的側(cè)風(fēng)分量，依據(jù)《民用航空空中交通管理規(guī)則》附件15側(cè)風(fēng)、順風(fēng)限制標(biāo)準(zhǔn)表判斷機(jī)場(chǎng)是否可以起飛；

(17)根據(jù)航班的飛行計(jì)劃得到計(jì)劃進(jìn)/離場(chǎng)飛機(jī)、離場(chǎng)重/中/輕機(jī)型數(shù)量、進(jìn)場(chǎng)重/中/輕機(jī)型數(shù)量、國(guó)內(nèi)航班數(shù)、國(guó)際航班數(shù)、飛機(jī)起降總架次。

優(yōu)選的，步驟(2)中，數(shù)據(jù)清洗具體包括如下步驟：