基于复杂度加权的Voronoi图扇区边界划分研究

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1、第32卷第3期2014年6月中国民航大学学报JoURNALoFCIVⅡ。AVIATIONUNIVERSITYoFCHDqAV01．32No．3June2014基于复杂度加权的Voronoi图扇区边界划分研究王莉莉1，胡(1．中国民航大学空中交通管理学院，天津婧1，高峥2300300；2．民航天津空管分局，天津300300)摘要：管制员工作负荷是影响空域容量的主要因素。扇区划分的目标在于均衡管制员工作负荷，减轻管制压力，增加空域容量。应用加权Vomnoi图分割法确定空域扇区基本单元，不同于先前主观性测量的方法，提出了以复杂度均衡为原则建立扇区规划模型，采用生长算法对空域中的扇区单元进行优化组

2、合，最终找到了最优扇区边界。并通过对厦门低空管制空域实际数据进行仿真计算，结果验证了本文提出的扇区划分方法的合理性。关键词：加权Vomnoi图；空中交通复杂度；生长算法；扇区边界中图分类号：V355文献标志码：A文章编号：1674—5590(2014)03—0023—04Researchofsectorboundarydemarcationbasedonweightedcomple】

3、【ityVoronoidiagramWANGLt一搿，HUJin窖，GA0zhen营(1．coz如ge驴A打醌犯朋锄呼胱m，酗uC，n嘶讥300300，吼i眦；2．死n耐流A7M．s¨6一曰ure僦矿cAAC

4、，孔。面汛300300，吼iM)Abstract：ThecontroUerworkloadisthemainfactorafkctingtheairSpacecapacity．Tobalancecontmllerworkload，re—duceregulatorypressureandincreaseairspacecapacity，asectorplanmethodbasedonweightedVomnoidia—gramispIDposed．rIIIlismethodisappliedtodeternlinethebasicsectorun“oftheairspacesector，un

5、liketheprevioussubjectivemeasuringmethod，sectorplanningmodelisestablishedbasedoncomplexityequalizationprinciple，thenusingthegmwinga190rithmtooptimizecombinationofairspacesectorunits，ultimatelytheoptimalsectorboundaIyisfbund．AndthmughthesimulationofactualdatainXiamenlowaltitudeconn’olledairspace，th

6、eresultsverifytherationalityofthepmposedsectorboundarydemarcationmethod．Keywords：weightedVomnoidiagram；airtramccomplexity；gmwingalgorithm；sectorboundary空域管理部门通常将空域划分为若干个扇区，每个扇区设立一个管制席位，进行空中交通的指挥和协调工作。近年来，随着民航业的迅猛发展以及飞行运行总架次的日益增长，空中交通管制员在其管辖范围内指挥的飞机数量越来越多，管制员的工作负荷越来越大，致使空中交通管制系统面临着越来越严峻的挑战，对飞行安全带来不

7、利影响。有些扇区的管制员工作负荷量较少，而有些扇区的管制员工作负荷量却很大，扇区的管制员工作负荷不均衡的原因在于目前扇区的划分缺乏科学合理的规划，因此，如何在划分扇区时进行综合优化，确保空域划分的科学、合理和有效，成为民航空中交通管制领域不少学者研究关注的一个重要课题。国内外很多研究人员对最优扇区划分问题进行了研究：首先，国际民航组织(ICA0)颁布了“D0一RATAsK”和“MBB”管制员评估法，此类方法是通过对管制员工作负荷的分类以及一定的时间间隔观察管制员的活动来确定工作负荷卜21；HuvTrandac等通过建立平面的Voronoi多边形和采用启发式优化算法，确定了二维扇区划分结果园

8、；2003年，韩松臣、张明提出了以导航台、航线交叉点和空域边界上的航路点为节点的蜕变的Voronoi图，应用模拟退火算法获得优化的扇区边界线【4卅；2009年，中国民航大学的戴福青提出了基于Power图和空中交通复杂度的多机场划设收稿日期：2013一04—07；修回日期：2013—05—27基金项目：国家自然科学基金项目(61179042)；中央高校基本科研业务费专项(zxH2012LD05)作者简介：王莉莉(1973一