基于划分检测模型的终端区异常轨迹检测方法

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1、第４３卷第６期航空计算技术Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．６２０１３年１１月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＮｏｖ．２０１３基于划分检测模型的终端区异常轨迹检测方法任杰，韩邦村（中国民航大学空中交通管理学院，天津３００３００）摘要：针对异常轨迹对轨迹聚类效果的影响以及给进离场程序管制适用性的量化分析提供分析数据的考虑，在结合数据挖掘中异常检测理论的基础上，利用划分检测框架及将距离和密度结合起来，设计了一种有效检测算法，运用到终端区飞行轨迹的异常检测当中，检测出飞行轨迹中的异常轨迹，从而改善轨迹的

2、聚类效果。实例仿真结果表明：方法可以准确地检测出异常轨迹。关键词：空中交通管理；空中交通流；异常轨迹检测；划分－检测模型；欧式距离；密度中图分类号：Ｖ３２８文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１３）０６桘００３５桘０４DetectionMethodofTrajectoryOutilersinTerminalAirspaceBasedonaPartition桘and桘DetectModelＲＥＮＪｉｅ，ＨＡＮＢａｎｇ桘ｃｕｎ（CollegeofAirTrafficManagement，CivilAv

3、iationUnivesrityofChina，Tianjin３００３００，China）Abstract：Ｆｏｒｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｕｔｌｉｅｒｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｄａｔａｔｏａｉｒｔｒａｆｆｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｅｒ-ｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｕｒｒｅｎｔｔｅｒｍｉｎａｌａｒｒｉｖａｌ／ｄｅｐａｒｔｕｒｅｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｔｏｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｄａｔａｍｉｎｉｎｇｉｎａｎｏｍａｌｙｄｅｔ

4、ｅｃｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｙｕｓｅｄｐａｒｔｉｔｉｏｎ桘ａｎｄ桘ｄｅｔｅｃｔｆｒａｍｅｗｏｒｋｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈＥｕｃｌｉｄｅａｎｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄｄｅｎｓｉｔｙ．Ａｐｐｌｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｃｔｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｕｔｌｉｅｒｓｉｎｔｅｒｍｉｎａｌａｒｅａ，ｔｈｅｒｅｂｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎ

5、ａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｔｅｃｔｔｈｅａｂｎｏｒｍａｌｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓ．Keywords：ａｉｒｔｒａｆｆｉｃｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ａｉｒｔｒａｆｆｉｃｆｌｏｗ；ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｕｔｌｉｅｒｓ′ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｐａｒｔｉｔｉｏｎ桘ａｎｄ桘ｄｅｔｅｃｔｍｏｄｅｌ；Ｅｕｃｌｉｄｅａｎｄｉｓｔａｎｃｅ；ｄｅｎｓｉｔｙ［３］引言题，离群点的检测方法主要有基于统计、基于邻近［４－６］［７］［８－９］［１０］近年来，随着空中交通流量的不断增长以及设备性、基于深度、基于聚类和基于分类等和技术的提高，为了提

6、高终端区的容量，减小延误，繁检测方法。在轨迹异常检测方面也有初步应用，Ｋｎｏｒｒ［１１］忙的机场通常对进场航班实行雷达管制，这也给管制把轨迹视为一个整体对轨迹异常情况进行了研究；［１２］员带来了持续排序、绕飞、备降等工作负荷，而雷达引Ｌｅｅ提出基于划分和检测的框架用于轨迹检测，在导必然会产生进离场轨迹的多样性，这其中必定包含此框架下考虑了子轨迹的影响，此方法对轨迹的异常一些异常轨迹。实际运行的雷达轨迹既体现了当时的检测提出了一个新的思路。空域环境，又蕴含了管制员指挥习惯、飞行员操作习惯本文在划分检测的基础上，

7、结合距离以及密度的和飞机性能等信息，是“人机环”相互作用的综合体方法设计出一种有效的检测终端区轨迹异常的方法。现。因此，对终端区的历史雷达轨迹进行异常检测分基于划分和检测模型的异常检测可分为两个阶段：１）析，可以改善终端区的轨迹聚类、准确识别出盛行交通划分阶段：将轨迹划分为一些轨迹分段的过程；２）检测流以及给进离场程序管制适用性分析的量化提供数据阶段：检测异常的轨迹分段。在这种算法的模型下，不［１］仅能够考虑到子轨迹的异常，并且可以根据子轨迹异支持。异常数据是指不符合数据一般模型的数据，也称常的百分比检测出整

8、条轨迹的是否异常。［２］为离群点。异常数据的检测是数据挖掘的重要课收稿日期：２０１３－０８－０６修订日期：２０１３－１０－０９基金项目：国家自然科学基金重点项目资助（６１０３９００１）；中央高校基本科研业务费专项资助项目（３１２２０１３ＳＹ０３）作者简介：任杰（１９９０－），男，宁夏中卫人，硕士研究生，研究方向为交通信息工程及控制。·３６·航空计算技术第４３卷第６期p（i，１）即为起始航迹点，p（i