终端区航空器轨迹的小波聚类及应用研究

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1、硕士学位论文终端区航空器轨迹的小波聚类及应用研究研究生姓名：卜宁导师姓名：王超副教授2015年5月8日分类号：TP274密级：公开UDC：655.7学号：1203015中国民航大学硕士学位论文终端区航空器轨迹的小波聚类及应用研究研究生姓名：卜宁导师姓名：王超副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：交通信息工程及控制所在院系：空管学院论文答辩日期：2015年5月8日2015年5月8日WaveletClusteringofAircraftTrajectoryInTerminalAirspaceandItsApplicationADissertationS

2、ubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYBuNingSupervisedbyAssociateProfessorWangChaoCollegeofAirTrafficManagementCivilAviationUniversityofChina8th，May，2015ｆ．－Ａｒ■ｒ■■■ｉ—＋Ｉ■＂＊中国民航大学学位论文独创性声明本人声明巧是交的学位论文是我个人在导师指导下进行的硏巧工作及

3、取巧的研巧过，尽我所知，除Ｔ文中特别加糾标注和致谢的地方外论文中不包含其他人己经发表或撰写的材料。的硏巧成果，也不包含为获得中国民疏大学或其它教育机构的学拉或证书而使用５与我一同工化的同志对本硏巧所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的巧明并表示了谢患。、民研究生签名：化：爭＿日期诚＿％中国民航大学学位论文使用授权声明中国巧航大学、中国科学巧术信息巧巧所、国家图书馆有权保留本人所送巧学位抢文的复印件和电子文档。本人电子文档的内容巧，可切采用影印、缩印或其化复制手段保存论立一，化巧论文被查商和借阅纸质论文的内容相致。除在保

4、密期巧的保密论文外，可科公布（但括刊登）论文的全部或部分内蒋？论义的公巧（哲括刊登）巧权中圃巧航大学研巧生部办理。；ｉ导师签名．巧化化签名：日期：如店占於＾摘要随着交通流量的日益增长，终端区进离场航线网络的运行效率逐渐降低。通过对终端区航空器轨迹的聚类分析，有助于进离场航线网络、扇区构型的科学规划，进一步提高终端区的运行效率。但目前航空器轨迹聚类方法普遍存在聚类需要人工干预，异常轨迹的识别困难的问题。这些问题影响了交通流识别的科学性和自动化水平，需要对航空器轨迹聚类方法进行深入研究。针对存在的问题，本文提出一种基于小波聚类的航空器

5、轨迹聚类新方法。该方法有较高的聚类自动化程度且易于识别和处理异常轨迹，是对当前航空器轨迹聚类方法体系的补充与完善。首先，建立了基于3D空间网格的轨迹相似性矩阵，推导得到轨迹间相似特征子空间，进一步构建轨迹相似特征2D图模型。通过特征图模型的数字化、小波变换和聚类，同时实现了盛行交通流轨迹和异常轨迹识别。以西安终端区一天的轨迹数据为例进行了应用研究。研究结果表明：该方法解决了原始高维航空器轨迹数据不能直接适用于小波聚类的问题。在无人工指导情况下，该方法在352条进场轨迹中识别出331条盛行交通流轨迹，将其划分4个聚类，同时识别出21条异常轨迹。然后，通过

6、对轨迹聚类的形态、异常轨迹的类型和产生原因的分析，为西安终端区的空域结构优化提出了几点改进建议。本文提出的航空器轨迹小波聚类方法，在无人工指导聚类簇数的情况下，可以有效划分聚类，聚类结果符合实际情况，边界清晰，同时可以精确识别异常轨迹，聚类质量较高。基于聚类和异常轨迹识别为终端区的航线网络和扇区构型提供参考。关键词：航空运输；航空器轨迹；小波聚类；异常轨迹；特征提取；IAbstractAsairtrafficflowinterminalairspacegrowsincreasingly,theefficiencyofairroutenetworkisd

7、ecreasing.Byclusteringofaircrafttrajectoryinterminalairspace,itcanregulatethestructureofairroutenetworkandsectors,whichwillimprovetheoperationalefficiencyofairtrafficflow.Intheareaofaircrafttrajectoryclusteringnowadays,there’salowlevelofautomationandmanydifficultiestoidentifytra

8、jectoryoutliers.Theseissuesaffectthescientifica