空域资源优化配置及调整策略研究

近年来,不断增长的空中交通需求以及有限的空域资源之间的矛盾日益突出,尤其是在飞行量密集的多机场地区。在研究如空域灵活使用等国外空域管理方面的经典理论,以及已在实践应用层面取得的成果和经验的基础上,结合中国空域自身的条件及特点,从低空空域资源、军民航协调机制、多机场地区空域资源统筹三个方面作为切入点,提出了相应的空域资源配置及调整的构想,并详细阐述了实施的方法,得出了采用更科学优化和共享模式的空域资源使用方式才是解决中国空域紧缺的有效手段。     

基于网络的空域模型

以网络为工具从成本的角度研究复合空域的交通及其优化问题，给出了一种复合空域成本优化的网络模型。该模型可作为真实空域的简化和直观描述，用于空域内空中交通成本的分析及优化。     

基于飞行需求的航路动态管理

针对空域与飞行需求日益突出的矛盾,以及目前空域管理运行模式难以满足持续增长的飞行需求,提出了一个航路动态调整模型.模型在考虑空管的实施情况、空中交通流量情况和天气情况相关的条件下,对航路进行动态调整,动态的开放和使用临时航路,优化航路区域容量从而减轻航班延误.然后利用动态规划及整数规划方法相结合,求解模型得出航路动态调整的最优方案.最后利用典型空域进行了验证,结果表明所建立的模型能够大大减少航班延迟成本与航路管理成本,优化空中交通的顺畅运行.     

基于卷积神经网络的终端空域交通复杂度辨识

辨识终端空域交通复杂度对空中交通管理的安全和效率起着关键作用。利用交通态势的瞬时图像,基于深度学习研究终端空域交通复杂度的辨识方法。构建交通态势图像,并通过对复杂性指标进行聚类实现数据标记。提出了基于卷积神经网络分类的交通复杂度辨识方法。以广州终端空域的进离场运行为研究案例实施验证。结果表明,一方面,包括飞机经度、纬度、高度和速度信息在内的图像可以充分代表空中交通的复杂性;另一方面,所提出的模型可以有效识别终端空域空中交通复杂性。     

逐步实现空域的科学管理

空域管理在我国还是近几年才出现的词汇,也就是说进入90年代我国才正式引入了空域管理的大量理论并部分地应用于实践。虽然我国的空域管理工作起步较晚,但其发展速度很快,前景广阔。 空域管理的核心是如何有效地管理空域资源,发挥其最大的作用,取得最大的安全和经济效益。围绕着空域管理的这个目的,必须对空域管理与空管体制、空中交通服务、航空器和机场运行等的关系进行分析研究,探讨空域管理中人的作用,这些都属于空域管理的外延部分。 一、我国的空域管理发展迅速,为空中交通运输的发展起到 了保驾护航的作用 随着改革开放…     

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。     

受限航路空域自主航迹规划与冲突管理技术

为了解决在基于航迹运行的空中交通管理自动化系统中人机意识同步的问题，以航路运行为对象，开展了面向受限空域的自主四维航迹（4DT）冲突探测与解脱（CD&R）技术研究。基于自由航线空域（FRA）环境，提出基于栅格的空域离散化处理与计算方法；在此基础上，提出受限空域自主航迹运行两阶段方法：阶段1运用可视图（VG）法和Dijkstra算法，实现了满足限制区约束的航空器期望航迹快速规划；阶段2提出航迹可达时空域模型及其图形化表达方法，并基于连续飞行动力学推导出了不同情况下的航空器位置更新模型，并采用局部冲突探测与解脱方法，以飞行距离最短为目标，实现航空器自主路径与速度联动规划，从而支撑空地、人机认知同步的无冲突四维航迹生成；最后，以中国西部典型空域为运行场景开展仿真实验，验证了所提方法的计算高效性和模型有效性，并对栅格尺寸和探测距离这2个关键参数进行了灵敏度分析。结果表明，所提方法能够支撑复杂空域高密度运行环境自主航迹运行，为推动自主空中交通系统发展提供了新思路和新方法。     

基于动态空域配置的航路调整问题研究

动态空域配置旨在通过对各类型空域功能块的设计、构架、配置和使用,实现空域的动态配置功能,使管制空域灵活地匹配空中交通实际变化的需求。在此概念下建立了以最小运营成本为目标的航路调整规划模型,在模型中考虑某些航路段可以动态地开关-闭合,引入动态航路的开放成本和使用成本,以最短开放时间、最大管制负荷和航路复杂度、安全性为约束条件,采取改进的遗传算法进行求解,验证了模型的正确性和可行性。计算结果表明:用模型制定的优化策略,充分利用了空域资源,减少了延误损失,总的航班运营成本减少了15%。     

灵活分配和使用空域实行空域三级管理

灵活分配和使用空域,实行空域三级管理的思想,早在1992年就由欧洲空中交通管理专家研究提出,并在1994年得到了负责欧洲空域协调的北大西洋公约组织的支持和欧洲运输部长第四次会议的基本认同,目前正在组织实施。它的基本观点是,空域不再划分为民用或军用空域,应把它看作一个连续的整体,逐日分配,灵活使用,空域隔离只是一种临时措施。灵活分配和使用空域的基础是,对空域实行三级管理。通过对空域民用和军用要求战略性协调,做好空域逐日分配工作,可使空域的民用和军用用户都能更有效地利用空域。     

引入案例教学方法改进空域规划课程教学

《空域规划》课程是空中交通管理专业的一门专业必修课,具有很强的实践性和研究实用性。通过介绍案例教学方法,阐述案例教学方法在空域规划课程中的应用,讨论案例教学时应注意的问题。引入案例式教学方法,加强理论知识的理解,提高学生的实践能力,增强学生的学习兴趣,取得较为满意的教学效果,为深化空域规划课程改革打下一定的理论基础。     

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。     

终端区进场交通流广义跟驰行为与复杂相变分析

空中交通流特性分析是空中交通流理论研究的重要内容,是空中交通管理的重要依据。基于终端区交通流混杂动力特征,采用模糊逻辑方法提出了航空器动态期望间隔控制策略,运用"刺激-反射"跟驰理论和局域先到先服务(FCFS)的原则建立了终端区交通流广义跟驰模型,并基于NetLogo构建了终端区交通流多智能体仿真平台,结合广州白云机场(ZGGG)02R跑道进场实例,演析了终端区进场交通系统涌现行为,揭示了交通流的速度、密度和流量3个基本参数之间的相互关系,发掘了空中交通蕴含的自由态、畅行态、亚稳态、伪拥塞态和同步态等5个演变相态,剖析了不同交通组织、间隔标准和流控策略下交通流的相变规律。研究成果可为丰富完善空中交通流理论奠定部分基础,为科学管控空中交通提供重要基础支撑。     

空域监视技术的新进展及应用

空域监视系统足对飞行器在空域内的飞行活动进行监视的所有设备的总称.空域监视技术是保障飞行安全、提高运行效率的重要手段.本文首先以机载航电设备的发展为主线,详细分析了空域监视技术的发展历程,指出协同式空域监视的发展离不开机载航电设备的支撑;然后针对协同式空域监视技术面临的新挑战,分析和综述了近年来面向协同式空域监视技术的...     

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。     

TBO模式下终端区进场交通流优化模型与仿真分析

持续增长的交通需求量和日趋饱和的可用空域资源促使未来空中交通管理向基于航迹运行（TBO）的精细化管理模式转变。在TBO概念的基础上，依据目前繁忙机场终端区常见进场航线结构，提出了对应TBO模式下的截点直飞方式与融合点方式进场交通流优化模型，并以法国戴高乐机场终端区为例，构建了仿真运行环境。基于实际飞行计划与雷达记录轨迹模拟生成了航空器四维航迹，而后运用上述2种模型对进场交通流进行了优化，根据仿真结果对特定交通流参数展开了对比分析。研究结果表明，模型可通过航迹选择、时隙分配、顺序交换及动态间隔等方式有效化解终端区内潜在的航空器冲突并保持交通流安全高效运行，同时在一定程度上揭示了TBO模式下交通流的部分运行特性，为以四维航迹为核心的未来空中交通管理策略提供了理论支持。