终端区航班调度系统设计与实现

摘要

随着国际民航运输业的高速发展，我国对民航运输的需求日益提高，中国民航需求量年均增长逾10％，10年后将超过美国成为全球第一大民航市场。伴随空中交通流量的快速增长，机场、空域和航线普遍出现了拥堵现象，导致航班延误现象频发，严重影响乘客出行体验。2016年我国民航平均航班正常率为76.76%，较前两年虽有回升，但与美、德等国比较，仍有较大差距。
　　目前，在多数发达国家，较繁忙机场的空管系统中，均配置了终端区航班进离场辅助决策系统。通过对终端区飞机队列的合理排序，可有效的提高跑道容量，缓和拥堵，进而减少飞机延误。同时，也能大幅降低管制人员的工作负荷，提高工作效率。
　　本文通过对国外较成熟的空管系统进行研究，从系统结构、工作流程、理论基础和关键技术等方面进行深入了解，再结合全国空管场景模拟系统已具备的软、硬件资源，设计并实现了终端区航班调度系统。系统采用 C/S架构，服务端负责飞行计划处理、AFTN报文处理、监视数据处理、气象数据处理并提供数据库服务；客户端的功能有四维航迹预测、进离场航班排序、界面显示以及日志查询，功能实现依赖数据库中实时更新的数据。
　　论文主要内容有：
　　1.研究终端区环境，对终端区的定义、作用、复杂结构进行了解。学习终端区相关航空管制方法，为算法设计及系统设计储备理论知识。
　　2.研究终端区航班排序算法，了解各种算法的优劣势，提出以遗传算法为基础，以交叉掩码和部分映射交叉作为双交叉算子的一种创新算法。算法还引入重排算子对变异后的子代进行优化，为配合重排操作的进行，设计了合适的算法编码。
　　3.基于全国空管场景模拟系统已有的软、硬件资源，设计并实现终端区航班调度系统。确定系统架构，划分并实现服务端和客户端的功能模块，服务端负责完成各种飞行数据的接收和处理，客户端负责完成人机交互和主要的排序工作。
　　4.从系统功能测试和算法性能评估两方面对调度系统进行测试。反复使用系统对进离场航班进行排序，通过检查各模块的输入、输出来判断系统运行是否正常。通过多种算法排序结果比较，对改进算法进行性能评估。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 论文组织结构

第二章 相关技术基础

2.1 终端区流量管理相关概念

2.2 传统遗传算法研究

2.3 全国空管场景模拟系统

2.4 本章小结

第三章 航班排序算法设计

3.1 进场航班排序算法设计

3.2 离场航班排序算法

3.3本章小结

第四章 终端区航班调度系统总体设计

4.1 系统需求分析

4.2 设计原则

4.3系统功能

4.4 系统框架总体设计

4.5 本章小节

第五章 终端区航班调度系统详细设计与实现

5.1 服务端数据管理子系统

5.2 客户端应用子系统

5.3 系统开发环境

5.4 本章小节

第六章 系统测试与结果分析

6.1系统功能测试

6.2排序结果分析

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 课题研究总结

7.2 后续工作计划

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果