基于复杂网络的空中交通特征与延误传播分析

空中交通流量管理主要集中在尾随间隔、空中等待等局部战术空中交通流量调配,对空中交通流量整体运行规律、延误传播和整体解决的研究较少。航空运输网络是一个复杂系统,从复杂网络理论角度对航空运输网络进行研究很有必要。首先,分析了空中交通流量网络的度、度分布、权值、权分布、流量、容量、延误等静态特征;然后,提出了空中交通流量网络整体效能评估方法,使用选择性攻击和随机攻击方法分析了空中交通流量网络的抗毁性,基于负荷容量级联失效模型和病毒传播模型与空中交通延误传播的相似性建立了空中交通延误传播模型,最后,使用实际运行数据验证了空中交通流量网络的特征与延误传播模型的有效性,该研究可以为大范围空中流量管理提供决策支持。     

民用机场及附近空域空中交通流量优化

针对民航客运需求快速增长所带来的航班延误和空域拥塞问题,提出一种优化民用机场及附近空域空中交通流量的方法。通过空中交通走廊容量评估方法,对经典优化模型进行了发展和改进,建立起综合性优化模型;将机场和附近空域视为一个整体系统,根据交通需求和容量的相互关系动态调整航班流量和机场起降容量;在优化计算时,提出一种兼顾效率和准确性的新型优化算法。通过算例对所述优化方法进行了验证,该方法可以为空中交通管制人员进行流量优化分配提供参考。     

空域网格化方法及其在空管中的应用研究

传统的空域理论方法面临交通密度快速增长、空域管制对象复杂多类异构等一系列问题,研究空域数字化建模,发展出新的空中交通四维时空框架,在此基础上开展全新的空域与空中交通流量协同管理是当前的迫切需要。本文聚焦包括平面格网模型以及空域空间格网模型的空域网格化方法的总结,并对空域网格化方法的空管应用研究进行综述,在此基础上,对空域网格化及数字化研究重点及发展趋势进行综合分析。本文研究能够为空域网格化及数字化理论与应用的可持续发展提供科学指引。     

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。     

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。     

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.     

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。     

军航活动下扇区动态容量评估研究

民航业迅速发展,空域资源的稀缺性日益凸显。科学合理地评估空域容量是解决空中交通流量瓶颈的关键,同时也为制定流量管理策略提供科学的依据。由于我国体制的特殊性,军航活动一直是我国空域资源限制的重要因素。研究并详细分析军航活动对扇区容量损失作用的机理,定量地评估军航活动对扇区容量的影响,建立军航活动影响下的扇区动态容量评估模型,结论表明模型有一定的参考意义。     

中尺度对流系统影响下的空域容量评估研究

气象因素是影响空域容量的主要不可控因素之一。为了探讨强对流等恶劣天气的识别结合空域容量评估模型的可行性,并完成容量预测工作。采用引导滤波方法对葵花8气象卫星云图降噪处理,判定中尺度对流云团,依据网络最大流理论建立空域容量模型,使用动态阻塞系数表示中尺度对流系统对容量的动态影响,结合湖南管制空域及其气象信息对模型进行算例...     

考虑天气影响的区域飞行流量动态分配

我国民航业的不断发展,空中交通流量迅速增长,导致航班延误的情况时常发生。利用空域灵活使用机制降低航班运行成本至关重要。研究了在区域管制范围内,根据实际运行情况考虑了危险天气影响区域扇区容量以及合理利用临时航线的情况,通过遗传算法与启发式算法相结合的方式优化了航班的飞行方案降低总的运行费用。研究结果表明,经算法优化后,与现有的飞行方案相比,有效地降低了航班的运行成本,增加了空域利用率。     

地面管制阶段航空器等待策略研究

地面等待策略是空中交通流量管理的主要组成部分,有利于节约飞行成本,提高安全水平。建立了空中交通多目标地面等待策略的整数线性规划模型,模型包括所有航班的总等待时间最短和总等待费用最小两个优化指标,约束条件考虑了指定空域容量的限制和各航班等待时段上限的限制。考虑到该优化问题求解的计算复杂度,应用基于自然法则的模拟退火随机搜索优化算法来解决该问题。数值模拟算例表明了所建立数学模型的正确性和算法的可行性和有效性。     

基于交通复杂性技术的流量问题解决策略

引言 空中交通流量存在的问题，基本归纳为以下三类：（1）机场需求与容量不平衡问题；（2）空域需求与容量不平衡问题；（3）避让不能进入或是不愿进入空域引发的问题。这三个问题是贯穿空中交通流量管理全过程的问题，辨识并解决这些问题是各层级流量管理工作的主要职责。空中交通流量管理人员，在大多数的工作时间内都在进行着辨识与解决这些问题的工作。     

基于EVENT模型的垂直间隔碰撞风险研究

空中交通流量逐年快速增长,迫切需要提高空域容量和空域利用率,缩小间隔标准可以快速有效地缓解流量增长和减少延误,因此必须研究不同间隔标准下的碰撞风险,从而确定缩小间隔标准的安全性。建立了基于EVENT的垂直碰撞风险模型,推导出了相应的计算方法;并运用该模型分析了垂直间隔对碰撞风险的影响。结果证明,高空空域缩小垂直间隔标准后的碰撞风险满足安全目标等级的要求,而且随着流量的增长,缩小垂直间隔标准后的碰撞风险在最近15年内保持稳定的安全水平。     

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。     

空中交通网络流量短期概率预测方法

流量预测是空中交通流量管理的重要内容。为提高空中交通流量预测的准确性和时效性,减小空域拥堵和航班延误,促进空中交通流快速、高效的运行,在确定性流量预测方法的基础上研究空中交通网络流量短期概率预测方法。通过分析不确定性因素影响航空器飞行时间的概率分布规律,建立了不确定性条件下航空器航段经验飞行时间和偏差数据库,提出了空中交通网络流量短期概率计算方法及预测算法。实例验证结果表明,所提概率预测方法与确定性预测方法相比更接近实际运行结果,预测准确率提高了18.6%,更能适用于复杂多变的空中交通环境。     

终端区战术(流量)管制辅助决策系统

终端区战术管制辅助决策系统是通过科学的算法对空中交通流量进行合理控制的方法,它的最大好处是帮助管制员避免飞行冲突,减少航班延误国内外现状近年来,伴随着民航运输业的飞速发展,空中交通流量的增长很快。现有的空域结构、航线、航路的网络布局、通信导航设备等管制条件难以适应空中交通流量的快速增长,导致在我国的某些机场、终端区及航路交叉点出现了较为频繁的飞行冲突,管制员的工作也变得十分紧张、繁重。特别在北京、广州、上海机场和进近区域这种情况尤为突出。 终端区战术（流量）管制是指在终端区内空域同时存在多个航班…     

空中交通管理系统安全绩效评估模型研究

客观准确的安全绩效评估,可以反映出空中交通管制系统运行的安全状况,并识别出安全管理存在的薄弱环节.从管制员、空中交通管制设备、环境、管理四方面找出影响系统安全运行的过程性指标,将过程性指标与结果性指标相结合构建空中交通管制系统安全绩效评估指标体系;在模糊物元分析法的基础上,对隶属度函数的确定方法进行改进,建立基于改进的模糊物元分析法的空中交通管制系统安全绩效评估模型;利用该模型对某空中交通管制单位的安全绩效进行评估,评估结果能够反映出该单位的安全状况,并指出应当改进的环节.结果表明:本模型可以对空中交通管制系统的安全绩效作出综合评判,并可以对空中交通管制系统的安全性进行量化描述.     

即将到来的计算机辅助空管时代——法国研制中的航路空管软件终端管理系统

天空中本不存在一堵限制空域容量的围墙，真正限制空域容量的，是我们的管理方法。今天，计算机可以帮助人们创造新的管理方法。一款由法国首创并命名为“Erasmus”的计算机软件系统未来将能协助空中交通管制员在日益拥堵的天空中指挥空中运输，确保空中交通的顺畅和安全。     

考虑危险天气的终端区动态容量评估

危险天气是影响航空运输飞行安全和导致航班延误的重要原因。随时间变化的危险天气决定了空域的动态容量。准确、及时的动态容量预测可以提高飞行安全性,也可以提高管制员的工作效率。在分析随时间变化的危险天气的基础上．提出用实时飞行受限区划设来表征危险天气：并给出了终端区空域网络图;应用最大流最小割理论找到受天气影响的终端区空域容量的瓶颈,建立了终端区动态容量评估模型;通过对某终端区危险天气进行算例分析．验证了模型的有效性和可行性。     

美国未来航空天气服务系统

随着航空事业发展,天气对空域的容量、效率和安全的影响愈来愈大。目前,在我国民航界,天气原因影响飞行的正常性已占据第一位。改善天气服务系统,提高天气服务质量势在必行。因此,了解国外动态,借鉴先进的经验,做好我国航空气象的未来规划是很必要的。本文介绍美国联邦航空局提出的保障21世纪改进空域系统的容量、效率和安全的航空天气服务系统设想,旨在有助于有关人员(气象、航管、飞行等)了解未来航空天气服务系统的发展趋势,在航空系统的发展规划中充分考虑航空气象系统的支持作用。