空域动态配置建模研究

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1、硕士学位论文空域动态配置建模研究研究生姓名：项瀛导师姓名：马兰副教授2015年6月7日分类号：V355密级：公开UDC：656.7学号：1203023中国民航大学硕士学位论文空域动态配置建模研究研究生姓名：项瀛导师姓名：马兰副教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：交通信息工程及控制所在院系：空中交通管理学院论文答辩日期：2015年6月7日2015年6月7日DynamicAirspaceConfigurationModelingADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaForth

2、eAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYXIANGYingSupervisedbyAssociateProfessorMALanCollegeofAirTrafficManagementCivilAviationUniversityofChina7th,June2015中国民航大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论义是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得中国民航大学或其它教

3、育机构的学位或证巧而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作／明确的说明并表示了谢意。；：齋／．研巧生签名放Ｈ期．０：感６１中国民航大学学位论文使用授权声明中国民航大学、中国科学技术信息研巧所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可叫米用影印、缩印或其他复制手段保存路文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可公布（包巧刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权中国民航大学研巧生部办理。硏巧生签名：瑜

4、）导师豁名：衣曰期０；２／Ｓ中国民航大学硕士学位论文摘要随着交通需求的增长，未来的空域需要变得更加具有灵活性、动态性和可调配性。动态空域配置旨在把空域当作一种资源去分配来满足变化的交通需求同时满足天气、安全、环境等制约，不再单一的依赖既定的地理特征比如定位点、航路、扇区，配置结果是提供空域尽可能的灵活性和必要的结构性，其研究内容主要针对以下三种空域：一般性空域、适应性空域和重组性空域。本文分析了美国空域动态配置的概念，对比了欧洲空域灵活使用的内容，辨别了两者的差异。在空域动态配置的框架下分别针对三种不同空域形式进行相应建模研究，其主要成果

5、如下。首先，一般性空域下，将复杂的空域系统进行分析提取，归纳总结了空中交通特征的概念和要素，建立空中交通特征与工作负荷之间的统计学关系，针对不同时间段内流量数据进行分析，提出基于飞行活动特征的管制员工作负荷模型，并引入协调因子和过渡工作负荷的概念。在此模型基础上，平衡每个扇区工作负荷，利用扇区组合方法进行扇区动态配置，实现空域和管制资源的有效利用。对某地区终端管制空域进行实例分析，通过解得的最优解调整了管制扇区数量，验证了模型的有效性。其次，适应性空域下，提出一种在危险天气影响下空域扇区动态配置方案，建立终端区空域模型，结合国家对流天气预测系统

6、预测的天气状况，引入楔形动态空域块的概念，目的是在危险天气影响的空域内，通过重新对扇区边界或者定位点进行动态调整，避免或者缓解空中交通网络拥堵。然后考虑扇区容量和管制负荷的限制，对新形成的扇区结构进行优化,比较好的解决了危险天气影响下流量需求和空域容量之间的不平衡。最后通过软件仿真，验证了模型的有效性。最后，重组性空域下，建立一个动态的航路网络管理模型，该模型是在空域航路航线管理和航空公司运营最小成本的基础上，同时考虑整个动态航路网络上航班运行的安全性。加入最短开放时间、最大管制负荷和航路安全性的约束条件，从总体上优化航路结构,合理开放并充分使

7、用临时航线,增加空域容量,采取改进的遗传算法予以求解，算例验证了用该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。关键词：空中交通管理；动态空域配置；空中交通特征；建模仿真I中国民航大学硕士学位论文AbstractFutureairspaceneedstobeflexible,dynamicandadaptablebasedontrafficdemand.DynamicAirspaceConfiguration(DAC)isanewparadigmforairspace.Thegoalofairspacedesignistoprovi

8、deflexibilitywherepossibleandprovidestructurewherenecessary.Unliketoday’ssy