A multi-objective multi-memetic algorithm for network-wide conflict-free 4D flight trajectories planning

Under the demand of strategic air traffic flow management and the concept of trajectory based operations (TBO),the network-wide 4D flight trajectories planning (N4DFTP) problem has been investigated with the purpose of safely and efficiently allocating 4D trajectories (4DTs) (3D position and time) for all the flights in the whole airway network.Considering that the introduction of large-scale 4DTs inevitably increases the problem complexity,an efficient model for strategic level conflict management is developed in this paper.Specifically,a bi-objective N4DFTP problem that aims to minimize both potential conflicts and the trajectory cost is formulated.In consideration of the large-scale,high-complexity,and multi-objective characteristics of the N4DFTP problem,a multi-objective multi-memetic algorithm (MOMMA) that incorporates an evolutionary global search framework together with three problem-specific local search operators is implemented.It is capable of rapidly and effectively allocating 4DTs via rerouting,target time controlling,and flight level changing.Additionally,to balance the ability of exploitation and exploration of the algorithm,a special hybridization scheme is adopted for the integration of local and global search.Empirical studies using real air traffic data in China with different network complexities show that the pro posed MOMMA is effective to solve the N4DFTP problem.The solutions achieved are competitive for elaborate decision support under a TBO environment.     

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。     

基于故障树的空管自动化系统分析

综合考虑软件和硬件对空管自动化系统可靠性的影响,建立空管自动化系统故障树模型,并进行定性和定量分析,确定影响系统可靠性的关键因素。结果表明,该方法有利于保证和提高系统的可靠性。     

基于BDI模型的Agent在航班时隙分配问题研究

随着民航运输的快速发展,时隙资源日益紧缺,为了保证航班的正常飞机,提出了基于BDI(Beliefs-Desires-Intentions)Agent分布式时隙优化模型,并对厦门机场某一时间段内的时隙分配进行验证,结果表明,模型可以大大减少航班的延误损失,具有较强的实际应用性。     

基于随机森林的航空器到达时刻预测

航空器到达时刻（ ETA）预测是进场排序与调度的基础，因此进场飞行时间的快速与准确预测显得尤为重要。通过分析航班信息、天气信息以及空中交通信息，基于随机森林算法构建了航空器到达时刻预测模型。选取上海浦东机场进场航班进行仿真验证，仿真结果表明，预测模型可以实现航空器到达时刻的快速与准确预测。     

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。     

偶发组播数据丢包问题研究

针对传输关键控制数据的某型冗余备份网络架构在大背景流量下偶发组播数据丢包的问题,分析了丢包机理,提出配置静态组播组的方法,同时进行了实验验证。结果表明,该方法能有效解决工程实践中出现的问题。因此,在网络结构设计时,要充分考虑传输链路中会对组播传输产生洪泛的设备,采取有效措施消除影响,确保组播数据传输的正确性与完整性。     

基于空中交通复杂性的管制员通话负荷回归分析

管制员工作负荷的合理评估对保障空中交通系统安全运行具有重要作用。基于空中交通复杂性提出了一种管制员通话负荷的定量化预测方法，首先采集厦门空管站的雷达数据计算得出9个空中交通复杂性评价指标数据，通过共线性诊断发现复杂性指标间存在较强的多重共线性，进而采用主成分分析方法从多个复杂性评价指标中提取了2个主成分，最后基于多元线性回归分析方法建立了管制员通话负荷与交通复杂性评价指标间的定量关系，并通过实测通话数据进行验证。     

终端区飞行程序与军航起落航线安全风险分析

为了对终端区内民航进离场程序与军航机场起落航线间的安全风险进行分析,提出了一种基于计算几何的两阶段三维分析方法。首先对终端区空域进行建模,并利用军航机场起落航线保护区确定军航机场活动范围。在此基础上,第一阶段利用计算几何方法分析军航机场活动区与进离场航线间在二维上是否存在安全风险;第二阶段利用Route距离分析在二维上存在安全风险的程序段与军航机场活动区的垂直安全间隔。以国内某终端区为例进行了实例分析,证明方法能科学高效地对进离场程序与军航机场起落航线间安全风险进行三维空间分析。