基于航迹运行模式的航空器航迹优化模型

针对密集航空器流量与有限空域资源间的矛盾,为应对空域扇区内的容流冲突,研究航空器四维航迹规划问题。以基于航迹运行模式为背景,以航迹规划为核心,以总延误时长最小和总燃油消耗量最少为目标,在满足容流限制、安全间隔等约束条件的基础上,构建基于航迹运行模式下巡航阶段的航空器四维航迹的双目标规划模型。为求解模型,使用更加符合二倍体生物特性的双链染色体结构和指导种群进化的先验知识来改进标准快速非支配遗传算法。以华北地区05扇区为基础,结合航空器飞行计划数据进行实例验证与算法对比。研究结果表明：在优化效果方面,总延误时长与燃油消耗较对比算法分别减少了54.79%和23.65%;在计算效率方面,较对比算法提升了56.58%。模型可在有限的时间内提供兼顾时效性与经济性并满足管制规则的航迹规划策略,具有明显优势。通过航迹规划,优化了航空器流过关键航路点的时间,在保障运行的同时提高了效益,减少了拥堵及冲突的概率,提高了空域资源的利用率。     

基于熵权改进-TOPSIS法的扇区复杂度评估方法

扇区复杂度评估是开展空域规划、制定空域资源调配策略的关键和基础,为解决复杂度评估多因素耦合影响及现有评估方法简单和主观性问题,研究提出基于熵权改进-TOPSIS法的扇区复杂度评估方法。针对扇区运行特点,从空域静态结构、交通运行状态、动态限制情况3个维度,新构了包括航路结构、航空器潜在冲突、恶劣天气等8个具体量化指标,形成了全面反映空域扇区复杂度的多维评估指标体系。运用高斯分布异常值检测处理方法,消除了极端异常值对评估的影响,结合熵权法客观权重计算的优势,建立了更贴近扇区实际运行情况、符合主观认知的基于熵权改进-TOPSIS法的扇区复杂度评估方法。本研究以北京区域扇区为例进行验证分析,以均衡扇区复杂度为标准,分别从多扇区间横向对比和单扇区不同时段对比2个场景对扇区复杂度进行评估分析,并与专家评估结果进行了对比验证。结果表明：2个场景的复杂度均处于不均衡状态,说明当前北京区域空域资源分配在时间和空间这2个维度均存在一定的失衡,依据评估结果,可针对性的开展空域结构调整与交通流优化工作。相较于专家经验评估结果,本方法评估结果与专家主观认知吻合度高达80%,验证了本文方法的可行性、准确性和有效性...     

基于阻塞流的多场景终端区容量影响机理

为研究终端区容量的影响因素及变化规律和趋势,基于终端区运行特性分析,综合考虑航线长度、飞行速度、管制间隔等因素,采用阻塞流理论和方法,建立了终端区容量网络模型.以杭州萧山机场终端区为例,构建了恶劣天气发生位置、双跑道运行模式等多运行场景,分析了不同因素对终端区容量的作用关系和影响规律.研究结果表明:终端区容量受恶劣天气影响呈不均匀阶梯状递减,下降梯度与航线的可替代性紧密相关,当影响AND方向单一进场航线时,容量下降10~20架次/h;不同的多跑道运行模式下容量相差明显,容量区间在33~108架次/h.      

基于雷达数据的飞行受限区形变及方位预测

强对流天气是影响飞机飞行的重要原因之一。为了有效减少飞机改航的经济浪费，同时降低遇到危险的概率，需要准确划设飞行受限区并进行预测。首先提取出影响飞机飞行的雷雨点数据，采用Graham算法划设静态飞行限制区的初始多边形，提出距离均值方法对飞行限制区的几何形状变化进行预测。然后引入Markov思想通过类状态转移矩阵预测飞行限制区的中心点位置变化，提出角度增量的方法预测飞行限制区中心点角度变化。实例结果表明，对于时间分辨率较低的雷达气象数据，该方法预测精确度较高且偏差度较低，并且可以实时更新预测区域。在静态飞行限制区的基础上实现了动态预测，使预测结果更贴近实际变化情况。