突发事件下大规模空中交通流量管理的组合优化模型

为了解决危险天气和军航活动对管制运行的影响，使用动态网络流方法对突发事件下短期空中交通流量调度问题展开研究。首先，结合中国民航管制的特点，分析了突发事件对流量管理的影响。同时，根据航路航线网络及其高度层的特点，给出了网络和高度层的数学描述，并根据机型将航空器分成大、中和小3种交通流，介绍了使用多品种流描述3种机型的必要性；其次，根据网络拥挤程度随时间和流量变化的特点、危险天气随机变化的特点、空中等待和地面等待费用差异的特点构建了3个优化目标，考虑机场容量、扇区容量、航班连续性和扇区连续性约束建立了多目标优化模型；再次，针对军航活动时需要协调空域的特点，多品种流模型求解时间复杂度高，不能适应短期流量管理的缺陷，改进了逐步宽容约束法，设计了一种阶段式求解的近似算法；最后，以西南空管局管制的空域为例，利用实际流量数据，设计了3个场景进行仿真。结果表明，所提模型和算法能有效求解突发事件下的短期流量调度问题，算法效率比起传统算法在大流量下更具优势。     

基于管制员工作负荷的扇区开合阀设置研究

对扇区空域实施灵活的开合管理是当前提升空域利用率的主要方法之一,利用实时的空域容量和流量信息可为扇区的开合提供预警信息,提升人力资源的利用率和紧急情况下流量波动的应对能力。基于Wick‐ens的信息处理与认知模型,构建管制员注意力资源与管制工作负荷的关系;基于仓室（SIR）模型,建立管制员注意力资源与管制工作负荷的动力...     

基于进离场流量和冲突发生位置的扇区规划

随着空中交通流量的日渐增大，空域结构及交通流分布的不合理性导致空中交通管制与飞行安全存在着一定的隐患。鉴于机场进近区是限制空域运行能力的主要瓶颈，针对如何提高空域资源利用率从而提升空域容量进行了进近区扇区规划，提出了考虑飞行流量、冲突发生的位置以及空域运行情况等因素建立的扇区容量均衡模型，利用霍夫曼编码原理进一步找到了扇区边界，并验证了方法的科学性和合理性。     

基于AirTOp的区域点融合程序运行效益评估

为了科学、快速地评估点融合技术在区域管制扇区的应用效益,为民航空域管理部门提供客观、科学的参考数据,选取合适的评估指标和建立可靠的扇区空域结构仿真模型具有重要意义。以区域管制扇区为例,分别构建了区域现行空域结构和点融合空域结构模型,并设计了相应的仿真场景,根据实际的运行规则和航班流对比研究了不同空域结构下的运行情况。仿真结果表明,点融合运行模式下,航迹分布更整齐、燃油消耗及冲突次数更少、移交质量更高。     

基于航班排队仿真的终端区空域容量评估

为提升多扇区终端区空域容量评估的实效性,基于终端区交通流显著的排队特性,结合考虑扇区耦合关系,建立仿真模型并给出新的评估方法.以成都终端区为例,选取一周航班计划,针对每日运行状况共进行35次仿真,评定成都终端区平行双跑道隔离运行模式下的空域容量为47架次/h,并指出空域划设缺陷.经管制员雷达模拟机演练及实际运行数据验证,新评估方法有效,评估结论更符合实际.     

关于开放低空空域的思考

通用航空在我国迅速发展,充分利用低空空域是时代发展的必然要求。根据国家空管委办公室《关于研究提出我国空域管理改革方案的通知》精神,为适应我国航空事业发展的需要,进一步提高空域资源的利用率,应加快实施对我国低空空域管理的改革。空域是国家的宝贵资源,在管理中应兼顾军民航利益和使用要求,科学、充分、合理地开发和使用,已成为发展我国通用航空业的当务之急。目前,中、高空空域是飞行活动的主要空间,也是飞行流量最集中的地方,而由于低空空域的飞行流量相对较少,在管理利用中没有引起足够的重视,降低了低空空域的利用率,制约了通…     

军事活动影响下的终端区容量评估方法研究

准确地预测军事活动影响下的空域容量对于缓解军民航用空矛盾冲突具有重要意义。通过对飞机机动动作的分析,给出飞行受限区的划设方法;利用改进的遗传算法从定量的角度对军事活动影响下的空域容量 进行评估;以某机场终端区为例,对终端区容量进行仿真实验。结果表明：改进的遗传算法能够有效避免传统算法计算量指数级增长的局限性,在保证准确性的同时可以提高运算的效率。     

雷雨影响空域容量的评估模型及方法

空域容量是实施空中交通流量管理措施的重要依据,尤其在雷雨天气条件下空域运行容量精准预判,是流量管理战术阶段的重点也是难点。本研究目的在于介绍一种量化评估天气对空域容量影响程度的计算模型,以及在流量管理战术阶段应用该模型的方法,并为开发气象和流量管理人员协同决策支持工具提供参考。本研究的创新之处,在于从天气对空中交通管制运行影响出发,选取流量管理员重点关注的五个关键气象指标,包括回波强度、降水强度、云顶高度、覆盖范围、位置趋势。研究结合运行实际进一步给出指标等级划分标准,运用指标权重提高了模型对不同空域结构的适用性。最后,通过选取典型场景进行实证研究,该模型的准确性和实用性得到初步验证,在战术流量管理阶段表现出较高的应用价值。     

空域扇区网络级联失效抗毁性及优化策略

应用复杂网络理论,从系统层面研究空域扇区网络的级联失效抗毁性,提出空域扇区网络级联失效抗毁性优化策略,以提升空域扇区网络级联失效抗毁性。首先,定义空域扇区网络节点负载和容量,分析空域扇区网络级联失效过程并建立模型,确立临界阈值和扇区非正常率为级联失效测度指标。然后,根据管制扇区运行特点,提出2种优化策略——基于扇区节点剩余容量的相邻负载再分配策略和局部负载再分配策略。通过仿真,分析了参数变化规律与网络抗毁性的关系,证明局部负载再分配策略可以大幅提升空域扇区网络级联失效抗毁性。     

空域评估模型构建及其在空中交通管理中的应用

实施流量管理的关键是对空域容量进行比较准确的估计。在流量管理问题的研究过程中,总是把空管系统中的一些容量限制单元作为数学模型的主要约束。所以可以说,容量评估是流量管理的基础和前提。容量评估的准确性直接影响到流量管理实施的效果。此外,容量评估是空域规划与评估的重要内容。     

基于核主成分分析的空域复杂度无监督评估

空域复杂度评估作为衡量空域运行态势、管制员工作压力的关键手段，是运行调控的基础。由于影响因素众多，不同因素间耦合关联复杂，且标定样本很难获取，空域复杂度的准确评估被公认为航空领域的一个挑战性问题。提出了一种空域复杂度的无监督评估方法。首先通过核主成分分析挖掘原始样本各维度的非线性耦合关系，准确提取能够最大化复杂度评估信息量的主成分，进一步设计了可按需定制的主成分聚类方法，实现了无监督条件下空域复杂度的准确评估，为空域划分、流量管理提供了有效的技术支撑。     

基于回归分析的低空空域资源可用性评价方法

低空空域资源一直是通用航空产业发展的瓶颈,是制约我国通用航空发展的关键因素之一。基于理论研究和实地调研,构建低空空域资源可用性评价指标体系,运用多元线性回归法对影响低空资源的军/民航各项因素进行系统分析,确定各级指标权重;以江苏省为例,深入分析该省低空可利用资源的现状,总结各地区实际情况和大量数据,通过多元线性回归结果显示各项因素对该地区的影响值;最后得出低空空域资源可用性结果。结果表明:采用回归分析方法分析低空空域资源,所得结果是科学且有效的,可为我国低空空域资源合理利用以及通用航空活动空域申报提供参考。     

Measuring air traffic complexity based on small samples

Air traffic complexity is an objective metric for evaluating the operational condition of the airspace.It has several applications,such as airspace design and traffic flow management.Therefore,identifying a reliable method to accurately measure traffic complexity is important.Considering that many factors correlate with traffic complexity in complicated nonlinear ways,researchers have proposed several complexity evaluation methods based on machine learning models which were trained with large samples.However,the high cost of sample collection usually results in limited training set.In this paper,an ensemble learning model is proposed for measuring air traffic complexity within a sector based on small samples.To exploit the classification information within each factor,multiple diverse factor subsets (FSSs) are generated under guidance from factor noise and independence analysis.Then,a base complexity evaluator is built corresponding to each FSS.The final complexity evaluation result is obtained by integrating all results from the base evaluators.Experimental studies using real-world air traffic operation data demonstrate the advantages of our model for small-sample-based traffic complexity evaluation over other stateof-the-art methods.     

基于管制员工作负荷的终端区容量评估

对现有的基于管制员工作负荷的空域容量评估方法进行分析,并比较各自的特点。提出了改进的基于管制员工作负荷的容量评估模型,模型的建立不仅考虑了管制员工作负荷的不同类别,即通信负荷、非通信负荷和思考负荷,还考虑了空域内航路结构的复杂性,即区分空域内不同航路走向上运行的航空器数量。描述了基于新建模型的容量评估方法。以哈尔滨机场终端区为背景,在雷达管制的基础上,使用新建立的模型,采用回归分析方法,计算了终端区容量,验证了所提模型和方法的可行性与适用性。     

空战场穿越走廊基本网络规划的混合禁忌搜索算法

为有效管制战区空域,确保航空军事运输活动安全、高效、有序进行,针对不考虑限制空域的穿越走廊基本网络规划问题,构建了SUMApHMP数学模型,并结合Floyd最短路径算法提出了一种求解该模型的混合禁忌搜索算法,进而根据SUMApHMP求解结果设计了不考虑限制空域的穿越走廊基本网络。利用空战场中10个机场之间的流量矩阵和距离矩阵对混合禁忌算法进行了测试,并将Lingo 9.0软件对模型的优化结果与本文算法求得的结果进行了比较,验证了算法的可行性和有效性。     

空中交通发展面临的挑战与前景

在飞机、机场、空中交通大系统的长远发展历史上,观察空中交通从过去到现在的演变,得到对今后发展的启示。介绍一些概念及其论著,围绕着如何利用广阔空域资源而进行的探索,找出相应的技术支持,指出必要的体制转变。     

空管扇区开放计算机辅助决策模型及算法

从空中交通管制需要出发,管制空域常被划分成一些扇区,每个管制扇区由一组管制员负责。当空域情况、交通特性一定时,管制自动化中的一个问题是如何确定扇区开放的形式和数量使得既满足空管服务要求,又在管制员的可承受工作强度之内,且占用资源最少。针对上述问题,本文提出了基于排队论的计算机辅助决策模型和算法,并通过实例给予了验证说明。     

对流天气下空域通行能力短缺预警及响应综述

对流天气是空域通行能力短缺的主要原因之一。为了解决这一问题,需要通过理论和实践创新,建立对流天气条件下空域通行能力短缺的预警和应急响应机制,提高空域资源配置效率。从对流天气影响信息解释转换、容量评估与预警及空域响应预案三个方面梳理了国内外研究现状,总体趋势是:对流天气逐渐通过各种解释转换模型被量化为对空域和航路的影响;对流天气下空域通行能力主要受管制员工作负荷的限制,只有准确评估对流天气下的工作负荷,才能做出正确的通行能力短缺预警;对流天气响应方案,逐渐由地面等待、增加同航迹间隔、返航、备降等高耗能的流量控制措施,转向以灵活使用空域预案确保改航方案的实施方向发展。课题的应用前景是可以化解对流天气下交通需求与空域通行能力不平衡的矛盾,提高预警准确度,减少响应前置时间,提高流量管理与容量管理协同运行的效率,减轻对流天气造成的航班延误,减少航空器运行成本,实现节能减排的要求。