[發(fā)明專利]基于仿真的近距跑道容量評(píng)估方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210151964.0
• 申請(qǐng)日: 2022-02-18
• 公開（公告）號(hào): CN114896856A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇佳明;胡明華;丁文浩;劉穎儷;江斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06Q10/06;G06F111/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明提供一種基于仿真的近距跑道容量評(píng)估方法，該方法利用蒙特卡洛模擬方法獲取航班計(jì)劃，并構(gòu)建跑道容量評(píng)估仿真模型；構(gòu)建進(jìn)離場(chǎng)航班跑道排序優(yōu)化模型；利用所述進(jìn)離場(chǎng)航班跑道排序優(yōu)化模型計(jì)算進(jìn)離場(chǎng)航班的跑道使用順序以及跑道使用時(shí)間，對(duì)所述航班計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化；將優(yōu)化后的航班計(jì)劃導(dǎo)入跑道容量評(píng)估仿真模型，獲取跑道容量評(píng)估結(jié)果。本發(fā)明在不改變計(jì)算機(jī)仿真模型的基礎(chǔ)上，對(duì)仿真航班計(jì)劃進(jìn)行跑道優(yōu)化排序，使得跑道容量在一定時(shí)間內(nèi)被充分利用，減少仿真所需的航班計(jì)劃套數(shù)，在保證仿真容量評(píng)估效果的前提下，縮短仿真時(shí)長(zhǎng)，提升容量評(píng)估流程整體效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于民用航空技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于仿真的近距跑道容量評(píng)估方法。

背景技術(shù)

機(jī)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中，跑道系統(tǒng)擁堵是主要運(yùn)行瓶頸。為了擴(kuò)大跑道容量的同時(shí)節(jié)約珍貴的土地資源，近距平行跑道運(yùn)行模式開始被大型機(jī)場(chǎng)采用，在有限機(jī)場(chǎng)范圍內(nèi)提高機(jī)場(chǎng)的跑道容量。準(zhǔn)確高效評(píng)估近距平行跑道容量，對(duì)機(jī)場(chǎng)規(guī)劃以及空中交通流量管理至關(guān)重要。

目前跑道容量評(píng)估方法主要包括基于數(shù)學(xué)計(jì)算模型的容量評(píng)估方法、基于歷史數(shù)據(jù)的容量評(píng)估方法、基于管制員工作負(fù)荷的容量評(píng)估方法以及計(jì)算機(jī)仿真容量評(píng)估方法。近距平行跑道運(yùn)行過(guò)程中往往伴有跑道穿越、繞滑等復(fù)雜情況，根據(jù)機(jī)場(chǎng)真實(shí)物理結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)以及管制運(yùn)行數(shù)據(jù)，相較于其他跑道容量評(píng)估方法，計(jì)算機(jī)仿真評(píng)估方法可以模擬機(jī)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，揭示近距平行跑道運(yùn)行過(guò)程的時(shí)空演變規(guī)律。

當(dāng)前，已有學(xué)者嘗試減少仿真次數(shù)，在縮短系統(tǒng)仿真時(shí)間的同時(shí)，滿足仿真精度的要求，但在計(jì)算機(jī)仿真近距平行跑道容量領(lǐng)域，目前研究尚未涉及優(yōu)化仿真評(píng)估流程以提質(zhì)增效的問題。近距平行跑道運(yùn)行規(guī)則復(fù)雜，進(jìn)離場(chǎng)航班的跑道間隔規(guī)則約束眾多，已有文獻(xiàn)證實(shí)，復(fù)雜的仿真規(guī)則以及仿真環(huán)境會(huì)減慢計(jì)算機(jī)仿真速度，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)跑道容量仿真評(píng)估還需要仿真大量的航班計(jì)劃套數(shù)，這樣就給計(jì)算機(jī)仿真造成額外負(fù)擔(dān)，使得仿真效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種提升容量評(píng)估流程整體效率的近距跑道容量評(píng)估方法。

本發(fā)明提出的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開了一種基于仿真的近距跑道容量評(píng)估方法，包括以下步驟：

利用蒙特卡洛模擬方法獲取航班計(jì)劃，并構(gòu)建跑道容量評(píng)估仿真模型；

構(gòu)建進(jìn)離場(chǎng)航班跑道排序優(yōu)化模型；

利用所述進(jìn)離場(chǎng)航班跑道排序優(yōu)化模型計(jì)算進(jìn)離場(chǎng)航班的跑道使用順序以及跑道使用時(shí)間，對(duì)所述航班計(jì)劃進(jìn)行優(yōu)化；

將優(yōu)化后的航班計(jì)劃導(dǎo)入跑道容量評(píng)估仿真模型，獲取跑道容量評(píng)估結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述構(gòu)建進(jìn)離場(chǎng)航班跑道排序優(yōu)化模型具體包括：

設(shè)置目標(biāo)函數(shù)；

設(shè)置安全間隔約束條件；

設(shè)置進(jìn)離場(chǎng)航班間斜距要求約束條件；

設(shè)置進(jìn)離場(chǎng)航班使用跑道時(shí)間窗約束條件；

設(shè)置進(jìn)離場(chǎng)航班跑道占用時(shí)間約束條件。

進(jìn)一步地，所述目標(biāo)函數(shù)具體為：

其中，|A|表示進(jìn)場(chǎng)航班數(shù)量，|D|表示離場(chǎng)航班數(shù)量，表示進(jìn)場(chǎng)航班的分配著陸時(shí)間，表示離場(chǎng)航班的分配起飛時(shí)間，表示第一個(gè)進(jìn)場(chǎng)航班的分配著陸時(shí)間，表示第一個(gè)離場(chǎng)航班的分配起飛時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述安全間隔約束條件具體為：