基于复杂度分析的空域扇区划分

空中交通复杂度是对空域结构的客观衡量,是影响扇区规划的最主要因素之一。为了合理利用空域资源、提高空中交通运行效率,研究了基于复杂度分析的空域扇区划分问题。针对空域的内部结构与运行状态,深入分析扇区面积、航路结构、交叉点复杂性、机型混杂程度以及运行状态混合程度等影响因子的特性,建立了可量化计算的空中交通复杂度评估指标,定义了空中交通复杂度;基于空中交通复杂度来衡量管制员的工作负荷,以均衡管制员工作负荷为原则建立扇区规划模型,并采用生长算法进行求解。最后,选取珠江三角洲地区的空域进行实例分析,验证了本文扇区划分方法的有效性。     

基于交通复杂性的扇区资源管理

为了理解未来空域系统下空中交通的组织水平,确保地面决策系统的必要干预能力,本文首先在比较两类常用交通复杂性测度模型的基础上引入了基于连携效应的交通复杂性测度模型.利用该模型针对两类典型交通拥塞态势讨论了扇区范围内改航航段的生成和使用策略,与基于航空器数量的扇区资源管理方法相比,能够更为有效地实现空域的灵活使用,为动态空域管理和多扇区协同流量管理提供了可行的解决途径.     

基于交通分配的航路网络生成（英文）

航路网络是空中交通分配的载体,而交通分配是检验航路网络的依据,如何构建基于交通分配的航路网络生成便成了当前空域规划技术中的研究方向。论文基于链路预测理论、优化理论,建立了上层为航路网络生成,下层为交通分配的双层规划模型,采用基于链路预测的网络拓扑生成器和基于偏好的最优路径搜索算法进行航路网络生成,采用NSGA-Ⅲ算法进行交通分配。论文基于Python平台NetworkX复杂网络分析库,采用中国大陆空域北京和上海飞行情报区57个机场、383个航路点、635条航段组成的航路网络和187 975架次机场对交通流量进行案例仿真。通过与现有航路网络对比,交通分配运行成本下降50.624%,飞行冲突系数下降33.564%,动态非直线系数下降7.830%。     

城市低空航路规划研究综述

随着低空空域开放进程的不断加速,低空航路规划的重要性逐渐显现。航路作为航空器运行的主要媒介,可以保证航空器安全高效的运行。当前,为解决尚未统一的低空航路划设规范与日益增长的低空航空器运行需求之间的矛盾,必须针对复杂低空空域环境特点,构建完备、合理的低空航路规划体系。首先,从城市低空航路规划的相关概念和发展历程出发,重点梳理航路相关概念;其次,基于中国空域管理特点与未来低空发展趋势,融合空域规划、基础设施建设、航路构建、运行评估等多方面的理论研究,提出城市低空航路规划框架体系;最后,剖析城市低空航路规划所面临的挑战与机遇,为未来城市低空航路构建提供参考和支撑。     

交叉航线碰撞风险计算方法比较

随着空中交通流量的急剧增加,对碰撞风险问题进行研究进而对空域安全进行评估就成为亟待解决的问题.本文就交叉航线碰撞风险的计算进行了研究.首先推导出交叉航路碰撞概率计算公式,将交叉航路碰撞风险分解为水平方向重叠概率和垂直方向重叠概率,然后分别通过基于REICH模型的冲突区域法和概率论的方法对水平方向重叠概率进行了分析计算,最后用自主开发的"空域安全评估方法的研究与应用"软件分别用该两种方法通过实例进行了仿真计算.本文为交叉航路碰撞风险的量化提供了可行的方法,也为缩小或重新制定间隔标准提供了参考方法.     

空域安全评估中的碰撞风险模型分析

碰撞风险研究是空域安全评估的关键内容。随着空中交通管理设备和技术的发展,碰撞风险的研究也深入展开。本文总结了国内外学者对碰撞风险模型的研究及应用,介绍了几种常用的碰撞风险模型或方法,包括概率论理论方法、Reich模型、EVENT模型、随机分析模型、交叉航路模型和模糊数学综合评价法,分析了各自优缺点,并对上述模型进行简要对比,为我国空域安全评估提供参考。     

空域复杂性建模

下一代空中交通管理系统致力于推进管理决策中心从地面转向空中,实现统筹分布-集中决策模式,提高交通服务能力,适应未来航运需求.为探索空域系统承载复杂交通的能力,空管业界对以动态密度为代表的空域复杂性模型进行了大量研究.运用复杂性学科研究的基本思想,以对空域状态进行客观描述为重点,反映空域以及其中交通关系的变化过程,提出了综合迫近、几率和连携因素的空域复杂性模型,最后,通过仿真实验数据和广州地区的实际运行数据验证了模型的可行性.弥补了空域状态评估领域航空器计量方法的不足.     

危险天气下扇区容量研究

不断发展的天气观测和预报系统,使得危险天气下空域容量评估研究成为空中交通管理研究者的关注热点。基于最大流最小割扩展定理思想,采用合成的确定型天气数据,应用Folyd算法求解最短路径,计算危险天气下扇区最大通行量。通过随机出多组天气数据,拟合回归危险天气覆盖扇区面积百分比与扇区最大通行量的方程式和曲线。仿真结果表明,回归方程拟合准确度较高,对于预测危险天气对扇区的影响有一定借鉴意义。     

面向繁忙区域扇区动态管理的相似运行场景识别（英文）

由于空中交通的不确定性,管制员在策略制定时面临着很大的挑战,而相似运行场景识别是一种很好的辅助管制员进行策略制定的方法。基于典型繁忙区域管制空域的运行特征建立了复杂度度量指标体系,在此基础上分析出区域扇区运行特征具有聚集性及连续性的特点,利用主成分分析有效地降低了数据维度和信息冗余,并利用主成分构建了代表运行模式场景和运行趋势场景的离散特征和时序特征。基于高斯核函数,采用欧氏距离和动态时间规整(Dynamic time warping,DTW)方法对特征间的相似度进行了度量,将度量结果输入到谱聚类模型中得到场景识别结果。聚类结果表明,基于上述指标体系,相似运行趋势场景识别效果不明显,相似模式场景识别结果较理想。最后采用多维缩放(Multidimensional scaling,MDS)方法对相似模式场景识别结果与扇区实际垂直运行进行了可视化对比,识别结果在高峰时刻能很好的反映运行情况,高峰时刻繁忙运行模式和开扇运行的匹配率达到96.7%,并分析出凌晨时段管制员在相似的场景下会做出不同决策,实验结果表明了识别结果的客观性及实际运行的主观性。相似的空中交通活动为管制策略制定提供了规律性支撑,也证明了这种方法在管制运行中对其他人工智能技术及动态策略制定的支持潜力。     

空域拥挤风险管理时间决策模型与方法

针对目前日益严重的空域拥挤现象,缺乏有效的空域拥挤风险管理机制,造成拥挤难以应对等问题,建立了空域拥挤风险预测模型、空域拥挤风险解决模型和风险损失成本模型。采用风险预测模型和解决模型预测可能产生空域拥挤的时段、提出不同时段的实施流量管理策略,基于风险损失成本模型给出了不同时段调整拥挤的运行成本,通过比较运行成本和空域拥挤风险管理决策方法确定出解决空域拥挤的最佳时间点。采用实际运行数据进行验证,结果表明:所建立的空域拥挤预测模型、空域拥挤风险解决模型、风险损失成本模型和空域拥挤风险管理时间决策方法能有效地预测未来空域发生拥挤的时段,迅速找到运行成本最小的调整拥挤的时间点,为空中交通流量动态管理提供了新途径。