公开/公告号CN102568249A
专利类型发明专利
公开/公告日2012-07-11
原文格式PDF
申请/专利权人 中国船舶重工集团公司第七0九研究所;
申请/专利号CN201110430808.X
申请日2011-12-20
分类号G08G5/00(20060101);
代理机构42201 华中科技大学专利中心;
代理人曹葆青
地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路718号
入库时间 2023-12-18 06:00:04
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2013-03-20
授权
授权
2012-09-12
实质审查的生效 IPC(主分类):G08G5/00 申请日:20111220
实质审查的生效
2012-07-11
公开
公开
技术领域
本发明属于空中交通管制领域,具体涉及空域管理系统和空中交通流 量管理系统中的飞行流量告警的方法,即一种基于动态空域容量的飞行流 量告警方法及其系统。
背景技术
随着飞行需求的快速增长,空中交通拥挤现象日益严重,合理利用空 域资源,进行空中交通流量管理是行之有效的解决方法。空域容量是飞行 流量告警的标准,科学客观地确定空域容量是进行飞行流量告警的基础和 前提,其准确性直接影响到流量监控实施的效果。
确定空域容量主要有使用仿真模型、使用管制员工作负荷和使用数学 计算模型三种方法,使用仿真模型确定空域容量时仿真模型构造复杂,资 金投入较大,周期较长;使用管制员工作负荷确定空域容量时管制员的个 体差异对结果的准确性影响较大;使用数学计算模型确定空域容量时仅按 照空域结构确定空域容量,没有考虑其他影响因素。
上述三种方法都是在理想环境条件下考虑静态因素对空域的影响确 定空域容量的方法,没有考虑空域使用过程中动态因素(如气象条件)对 空域容量影响,目前的飞行流量告警方法主要根据静态空域容量判定空域 流量是否需要告警,不能够根据空域使用环境的变化动态更新飞行流量告 警标准,使用不够灵活,准确性有待提高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有飞行流量告警方法的不足,综合考虑各种 静态因素和动态因素对空域容量的影响,提供一种基于动态空域容量的飞 行流量告警方法及其系统,本发明能够更全面地考虑各种因素,在流量监 控中动态确定空域容量,以动态空域容量为标准进行飞行流量告警。
本发明提供的一种基于动态空域容量的飞行流量告警方法,其特征在 于,该方法包括下述步骤:
第1步获取需要进行飞行流量监控的空域数据,数据包括各空域内 可用航线数量、纵向安全间隔、主流机型所占比率、气象条件值、主用航 线飞行平均速度以及主用航线利用率;
第2步建立空域容量模型,确定空域容量与空域容量影响因子、主 用航线飞行平均速度、纵向安全间隔以及主用航线利用率之间的关系;
第3步将空域容量模型中的空域容量影响因子按照线性加权综合法 构造综合决策函数,使用极差标准化方法计算各因素影响系数;
第4步确定空域容量影响因子各因素实际权重:首先采用熵值法, 得出影响因子中各因素的计算权重,然后结合预先设定的初始参考权重计 算实际权重;
第5步根据计算出来的空域容量影响因子各因素实际权重和各因素 影响系数,计算空域容量影响因子;
第6步利用计算得到的空域容量影响因子和第1步获取的各空域内 主用航线飞行平均速度、纵向安全间隔、主用航线利用率,根据第2步建 立的空域容量模型确定空域容量;
第7步实时统计各空域内飞行流量,比较空域容量与空域内飞行流 量的大小,进行飞行流量告警;
第8步每隔一个预先设定的时间周期,实时采集气象条件值,重复 第3步至第7步,直至系统停止工作。
本发明提供的一种基于动态空域容量的飞行流量告警系统,其特征在 于,该系统包括数据库、气象数据处理模块、空域容量确定模块、飞行情 报处理模块、空域飞行流量统计模块和飞行流量告警模块;
数据库用于存储各空域内可用航线数量、纵向安全间隔、飞行的主流 机型所占比率、主用航线飞行平均速度、主用航线利用率;
气象数据处理模块提供各空域内实时气象条件值;
空域容量确定模块利用数据库和气象数据处理模块中的数据计算确 定空域容量;
飞行情报处理模块用于提供飞机进出各空域的通报;
空域飞行流量统计模块从飞行情报处理模块实时获取飞机进出空域 通报,统计飞行流量信息;
飞行流量告警模块从空域容量确定模块获取空域容量,从空域飞行流 量统计模块获取空域流量,通过比较进行告警。
本发明有以下有益效果:
(1)本发明的飞行流量告警方法基于客观数据分析,综合考虑了多 种因素对空域容量的影响,能够增强流量告警的科学性和合理性。
(2)本发明的飞行流量告警方法能够获取动态空域容量,根据环境 变化动态改变告警标准,能够提高流量告警的准确性。
(3)本发明的飞行流量告警方法流程简单,便于操作,结果比较客 观准确。
附图说明
图1是本发明基于动态空域容量的飞行流量告警方法流程示意图;
图2是本发明空域飞行流量统计与告警方法流程示意图;
图3是本发明基于动态空域容量的飞行流量告警系统结构示意图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的方案,以下对本发明的实施方式作进一步描 述:
如图1所示,说明了本发明的方法流程图,具体步骤如下:
第一步:空域数据采集与处理
设有n个需要进行流量监控的空域,N={1,2,...,n}表示空域组成的集合, 需要获取的空域数据如下:
(1)各空域内可用航线数量Ri,i∈N(最大值为Rmax=max{Ri},i∈N, 最小值为Rmin=min{Ri},i∈N);
(2)各空域内纵向安全间隔Si,i∈N(最大值为Smax=max{Si},i∈N,最 小值为Smin=min{Si},i∈N);
(3)各空域内飞行的主流机型所占比率Mi,i∈N(最大值为 Mmax=max{Mi},i∈N,最小值为Mmin=min{Mi},i∈N);
(4)各空域内气象条件值Wi,i∈N,例如可作如下设置:I类气象条 件值0.9,II类气象条件值0.6,III类气象条件值0.3,最大值为Wmax=0.9, 最小值为Wmin=0.3);
(5)上述四项数据对空域容量的影响,即权重aj(j=1,2,3,4),如初始 参考权重可设置为{0.2,0.3,0.1,0.4};
(6)各空域内主用航线飞行平均速度vi;
(7)各空域内主用航线利用率ri。
第二步:建立空域容量模型
对于空域i(i∈N)建立空域容量模型表示如下:
式中,Ci表示空域i的容量,wi表示空域i的容量影响因子,vi表示各 空域内主用航线飞行平均速度,Si表示各空域内纵向安全间隔,ri表示各 空域内主用航线利用率。
第三步:对容量影响因子各因素影响系数进行标准化处理
将空域i的容量影响因子wi按照线性加权综合法构造综合决策函数, 使用极差标准化方法对各因素影响系数进行处理,方法如下:
wi=c1wi1+c2wi2+c3wi3+c4wi4,c1+c2+c3+c4=1 (3-1)
式(3-1)中cj(j=1,2,3,4)表示空域容量影响因子wi的各因素实际权重, 各因素影响系数wij(j=1,2,3,4)定义如下:
各因素影响系数wij的计算中,如果Rmax=Rmin,则wi1=0,如果Smax=Smin, 则wi2=0,如果Mmax=Mmin,则wi3=0,如果Wmax=Wmin,则wi4=0。
第四步:基于熵值法确定各因素权重
在确定各因素权重的方法时,每个空域四个因素特征值向量表示为 Wi={wi1,wi2,wi3,wi4}(1≤i≤n),wij(1≤i≤n,j=1,2,3,4)为经过极差标准化 后的第i个空域中第j个因素的影响系数,利用特征值向量Wi通过熵值法得 出第j个因素计算权重bj,结合初始参考值aj(a1=0.2,a2=0.3,a3=0.1, a4=0.4)得出实际权重为
cj表示空域容量影响因子wi的各因素实际权重,cj的大小表示在确定 空域容量时不同因素的影响程度。
第五步:计算空域容量影响因子wi
将第四步计算出来的空域容量影响因子中各因素实际权重c1、c2、c3、 c4以及式(3-2)、(3-3)、(3-4)、(3-5)计算出来的各因素影响系数 wi1、wi2、wi3、wi4代入(3-1),即可计算出空域容量影响因子wi。
第六步:动态确定空域容量
将空域i的容量影响因子wi和第一步中的初始值vi、ri、Si代入空域容 量模型即可确定空域i的容量。
第七步:实时统计空域飞行流量,进行空域飞行流量监视告警
实时获取每个空域内的飞行流量,获取方法如图2所示,设空域i初始 飞行流量Fi=0,收到飞机进入空域i的通报,则对应的空域i飞行流量加1, Fi=Fi+1,收到飞机退出空域i的通报,则对应的空域i飞行流量减1, Fi=Fi-1。
监视每个空域的状态,如图2所示,获取空域i的容量Ci,比较空域i的 容量Ci与此刻的飞行流量Fi,如果Fi>=Ci,则产生告警信息。
第八步:每隔一个预先设定的时间周期,实时采集第一步中的气象条 件值,重复第三步至第七步,直至系统停止工作。时间周期由用户根据要 求设定,如15分钟。
如图3所示,本发明系统包括数据库、气象数据处理模块、空域容量 确定模块、飞行情报处理模块、空域飞行流量统计模块和飞行流量告警模 块。
数据库用于存储各空域内可用航线数量、纵向安全间隔、飞行的主流 机型所占比率、主用航线飞行平均速度、主用航线利用率。
气象数据处理模块提供各空域内实时气象条件值。
空域容量确定模块利用数据库和气象数据处理模块中的数据计算确 定空域容量。
飞行情报处理模块用于提供飞机进出各空域的通报。
空域飞行流量统计模块从飞行情报处理模块实时获取飞机进出空域 通报,统计飞行流量信息。
飞行流量告警模块从空域容量确定模块获取空域容量,从空域飞行流 量统计模块获取空域流量,通过比较进行告警。
本发明不仅局限于上述具体实施方式,本领域一般技术人员根据实施 例和附图公开的内容,可以采用其它多种具体实施方式实施本发明,因此, 凡是采用本发明的设计结构和思路,做一些简单的变化或更改的设计,都 落入本发明保护的范围。
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