基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算方法

摘要

本发明公开了一种基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算方法，该方法首先从灵活空域的运行情况、使用效能以及经济效益三个角度出发，提出了包括灵活空域计划申请成功率、灵活空域范围批复率等八项的空域运行状态指标，包括临时航线通行能力、临时航路使用率等六项的空域使用效能指标，包括临时航线节省里程、飞机经济效益总潜能等六项的航班经济效益指标；运用CRITIC法思想，根据指标的相关性和信息量差异进行赋权，提出了一个灵活空域使用效能的综合评价方法。本发明从三个维度量化灵活使用空域效能，同时关注并行指标之间的信息量差异及内部相关性，能够得出更加科学、系统的灵活使用空域综合评价指标。

说明书

技术领域

本发明涉及空域管理，特别是一种基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算方法。

背景技术

空域作为一种稀缺的空间资源，是实现各类空中交通必不可少的场所。随着我国民航业迅速发展，军、民航的空域冲突愈发明显，因此，实现科学、高效的空域管理势在必行。空域灵活使用（Flexible Use of Airspace，FUA）是军民航协同使用空域的核心方法，即不再将空域视为独属于军、民方的专有资源，而是将空域视为一个整体，利用临时航线对所有飞机的活动进行统一的统筹规划。评价空域灵活使用效能是考量空域管理水平的重要措施，现阶段仅有两种广泛使用的空域灵活使用评价指数：FUA使用比率指数（FUR）和飞行经济指数（FEI）；其中，前者主要关注FUA空域结构的可用性比例和用户比例信息，后者主要关注FUA可能节约的经济成本。现有的两种指数能够较好地从使用比率和飞行经济两个角度评估空域灵活使用效能，但仍存在评价指标单一，无法系统地从空域运行现状、对于航线（班）的影响以及相关的经济效益进行多维度量化，且未能结合各类指数提出一个综合评价指标。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算方法，从而得出更加科学、系统的灵活使用空域综合评价指标。

技术方案：本发明所述的一种基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算方法，包括以下步骤：

步骤1、空域运行状态指标计算：就军民双方灵活空域、临时航线申请情况和执行情况进行统计，反映空域协商程度。

步骤1.1、确定空域运行状态二级指标；所述空域运行状态二级指标包括空域计划申请成功率

表1 空域运行状态二级指标及其功能

步骤1.2、计算空域运行状态二级指标，具体计算公式如下：

式中，

步骤2、空域使用效能指标计算：在步骤1的基础上，进一步剖析量化空域灵活使用情况，为军民双方宏观掌握灵活使用动态提供有力的参考依据。

步骤2.1、确定空域使用效能二级指标；如表2所示，所述空域使用效能二级指标主要包括临时航线通行能力

表2 空域使用效能二级指标及其功能

步骤2.2、计算空域使用效能二级指标，具体计算公式如下：

式中，

步骤3、航班经济效益指标计算：在步骤1与步骤2的基础上，从多维度量化灵活空域对于航班运行经济效益的影响，以动态数据形式为军、民航制定、使用临时航线的决策提供数字化依据。

步骤3.1、确定航班经济效益二级指标；如表3所示，所述航班经济效益二级指标主要包括临时航线节省里程

表3 航班经济效益二级指标及其功能

（3.2）计算航班经济效益二级指标，具体计算公式如下：

式中，

步骤4、基于信息差异的空域灵活使用效能指标计算：在步骤1至步骤3中以三个并列的角度切入，通过计算指标之间的信息差异程度确定各类指标权重。

步骤4.1、计算基于信息量

式中，

步骤4.2、计算基于信息差异的灵活空域使用效能综合评价指标

式中，

一种基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算系统，所述系统采用了上述的一种基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算方法，包括以下模块：

空域运行状态指标计算模块：用于计算空域运行状态指标，就军民双方灵活空域、临时航线申请情况和执行情况进行统计，反映空域协商程度。

空域使用效能指标计算模块：用于计算空域使用效能指标，进一步剖析量化空域灵活使用情况，为军民双方宏观掌握灵活使用动态提供有力的参考依据。

航班经济效益指标计算模块：用于计算航班经济效益指标，从多维度量化了灵活空域对于航班运行经济效益的影响，以动态数据形式为军、民航制定、使用临时航线的决策提供数字化依据。

空域灵活使用效能指标计算模块：用于计算空域灵活使用效能指标，结合空域运行状态指标计算模块、空域使用效能指标计算模块和航班经济效益指标计算模块的数据，通过计算指标之间的信息差异程度确定各类指标权重。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算方法。

一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算方法。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明从空域运行状态、空域使用效能以及航班经济效益三个维度量化灵活使用空域效能，覆盖范围更加全面、指标选取更加科学。

2、本发明基于信息差异的思想方法对三类并行的评价指标赋权，重点关注指标之间的信息量差异及内部相关性，以系统视角得到灵活使用空域综合评价指标。

附图说明

图1为本发明所述方法的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，一种基于信息差异赋权的空域灵活使用效能评估指标计算方法，具体包含如下步骤：

步骤1、空域运行状态指标计算。空域运行状态指标统计主要就军民双方灵活空域、临时航线申请情况和执行情况进行统计，反映空域协商程度。主要包括空域计划申请成功率

（1）空域计划申请成功率计算：军方同意批准申请灵活空域计划次数与民方申请临时空域计划次数的比值，表示为：

式中，

（2）空域计划实际执行率计算：灵活空域实际使用时长与灵活空域申请批复时长的比值，表示为：

式中，

（3）空域计划申请响应时间计算：军方批复灵活空域使用计划时间与民方计划申请灵活空域使用时间的差值，表达式为：

式中，

（4）空域计划执行时间差计算：民方计划实际灵活空域使用时间与军方计划批准灵活空域使用时间的差值，表达式为：

式中，

（5）空域范围批复率计算：灵活空域批复范围与灵活空域申请范围的比值，表达式为：

式中，

（6）空域范围利用率计算：灵活空域使用范围与灵活空域批准范围的比值，表达式为：

式中，

（7）临时航线高度批复率计算：临时航线批复高度与临时航线申请高度的比值，表达式为：

式中，

（8）临时航线高度利用率计算：临时航线实际使用高度与临时航线批复高度的比值，表达式为：

式中，

步骤2、空域使用效能指标计算。灵活空域使用效能分析在步骤1的基础上，进一步剖析量化了空域灵活使用情况，为军民双方宏观掌握灵活使用动态提供了有力的参考依据。主要包括临时航线通行能力

（1）临时航线通行能力计算：统计时间段内临时航线启用以后保障的航空器架次，表达式为：

式中，

（2）临时航路使用率计算：临时航路开放时间与统计时间段总时间的比值，表达式为：

式中，

（3）灵活空域使用率计算：灵活空域开放时间与统计时间段总时间的比值，表达式为：

式中，

（4）灵活空域航班申请率计算：所有飞行计划（FPL）计划申请使用临时航路或灵活空域的航班架次与潜在需要申请使用临时航线或灵活空域的航班架次的比值，表达式为：

式中，

（5）灵活空域航班使用率计算：实际使用临时航线或灵活空域的航班架次与潜在需要申请使用临时航线或灵活空域的航班架次的比值，表达式为：

式中，

（6）灵活空域时间窗使用率计算：统计时间段内每天的单位时间粒度内的灵活空域或临时航线的使用次数，表达式为：

式中，

步骤3、航班经济效益指标计算。航班经济效益分析在步骤1与步骤2的基础上，从多维度量化了灵活空域对于航班运行经济效益的正（负）面影响，以动态数据形式为军、民航制定、使用临时航线的决策提供了数字化依据。主要包括临时航线节省里程

（1）临时航线节省里程计算：原航路长度与临时航线长度的差值，表达式为：

式中，

（2）飞机经济效益总潜能计算：FPL计划上提交使用临时航线或灵活空域的航班架次和使用原航路的总架次与临时航线节省里程的乘积，表达式为：

式中，

（3）预估获得飞行经济效益计算：FPL计划上提交使用临时航线或灵活空域的航班架次与临时航线节省里程的乘积，表达式为：

式中，

（4）预估飞行经济损失计算：先计算使用原航路的航班架次与临时航路使用率的乘积，得到使用原航路的航班相较于使用临时航路多需要的时间

式中，

（5）预估飞行经济效益计算：预估获得飞行经济效益与预估飞行经济损失之和，表达式为：

式中，

（6）实际飞行经济效益计算：实际使用临时航路或灵活空域的航班架次与临时航线节省里程的乘积，表达式为：

式中，

步骤4、基于信息差异的空域灵活使用效能指标计算。基于信息差异的空域灵活使用效能指标在步骤1至步骤3中以三个并列的角度切入，因此，采用CRITIC法思想，通过计算指标之间的信息差异程度确定各类指标权重。计算每个评价指标

（1）评价指标

式中，

（2）评价指标两两之间的相关系数

式中，

（3）评价指标

式中，

（4）评价指标权重

（5）评价指标内部标准化计算。

式中，

（6）基于信息差异的灵活空域使用效能综合评价指标

式中，