[發明專利]基于道面溫度預測和模擬的積冰組合決策方法

有效

• 申請號: 202010535515.7
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111709184B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 陳斌;焦琳青;李慶真;周沖;劉悅
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G08B19/02;G06F119/08
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

一種基于道面溫度預測和模擬的積冰組合決策方法。其采用的積冰組合決策系統包括跑道溫度動態預測模塊、TEC模擬道面積冰模塊、跑道積冰組合式預測算法模塊和多決策預測結果修正模塊。本發明提供的場跑道組合多決策積冰預測方法，以跑道溫度動態預測為基礎，借助控制熱電器件進行未來時刻溫度模擬，并借助組合式積冰預測算法，互相驗證，修正最終預測結果，進一步提高積冰預測精準度，為機場跑道積冰運行保障提供有效依據，提前高效進行除冰作業準備。

技術領域

本發明屬于民用航空地面保障技術領域，特別是涉及一種基于道面溫度預測和模擬的積冰組合決策方法。

背景技術

隨著我國綜合實力和人民生活水平不斷的提升，快速、便捷的飛機旅行逐漸成為更多人的出行選擇。然而，在冬季，受各種氣象條件的影響，極易引起機場跑道出現積冰，而機場除冰作業是保障機場正常運行的至關重要且艱苦的工作，故需要提前預警；同時跑道積冰意味著機場跑道的摩擦系數會大大減小，容易引起事故。為提高航班安全裕度，保障航班的運行準點率，減少機場道面積冰的影響，及時精確的機場跑道情況預測至關重要。

影響機場跑道積冰情況的影響因素是繁多的，且機場跑道道面環境條件龐雜，因此跑道積冰是一個具有多因素耦合及非線性關系的復雜條件環境。面對此種情況，(1)考慮到道面溫度是影響跑道道面積冰的重要因素，以往研究中較少有將道面短時溫度預測數據帶入到積冰預測中進行考慮；(2)各種先進的算法雖不斷地應用于積冰預測之中，但大多使用單一算法解決問題，而單一的預測算法和探測技術已經很難有效地實現積冰情況精準預測；(3)熱電器件(TEC)在溫度控制方面存在有諸多優點，其在激光器制冷、小型冰箱或虛擬觸覺方面已有部分研究，借鑒其方法，若能將其引入機場跑道中，模擬未來時刻的溫度情況而進行積冰預測將是切實可行的方法，且此種方法在機場跑道積冰預測方法中并未見有成型的研究。(4)以往積冰預測完成之后，較少有方法更進一步對預測殘差進行修正。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種基于道面溫度預測和模擬的積冰組合決策方法。

為了達到上述目的，本發明提供的基于道面溫度預測和模擬的積冰組合決策方法包括按順序進行的下列步驟：

1)構建基于道面溫度預測和模擬的積冰組合決策系統，所述的系統包括跑道溫度動態預測模塊、道面TEC溫度控制積冰模擬模塊、跑道積冰組合式預測算法模塊和多決策預測結果修正模塊；其中，跑道溫度動態預測模塊同時與道面TEC溫度控制積冰模擬模塊及跑道積冰組合式預測算法模塊相連接；多決策預測結果修正模塊同時與道面TEC溫度控制積冰模擬模塊及跑道積冰組合式預測算法模塊相連接；所述的道面TEC溫度控制積冰模擬模塊包括熱電器件和控制裝置；熱電器件置于跑道表層；控制裝置分別與跑道溫度動態預測模塊、多決策預測結果修正模塊和熱電器件相連接；

2)采集預測時刻之前包括道面溫度x₁⁽⁰⁾(i)、大氣溫度x₂⁽⁰⁾(i)、道面地下溫度x₃⁽⁰⁾(i)、大氣濕度x₄⁽⁰⁾(i)及風速x₅⁽⁰⁾(i)在內的五組數據，然后利用跑道溫度動態預測模塊對上述各組數據分別使用累加方法生成算子x_k⁽¹⁾(i),(k＝1,2,…,5.i＝1,2,…n)，并由各算子x₁⁽¹⁾(i)分別生成相應的緊鄰均值序列z₁⁽¹⁾(i)；

3)根據上述算子及緊鄰均值序列，利用公式u＝(B^TB)^-1B^TY＝[a,b₂,b₃,b₄,b₅]求解出系統發展系數a及驅動系數b_i；其中，