基于航班计划的空域交通流量实时预测模型-论文.pdf

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1、第14卷第16期2014年6月科学技术与工程Vo1．14No．16Jun．20141671—1815(2014)16—0165—05ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Tech．Engrg．基于航班计划的空域交通流量实时预测模型卢飞张兆宁张东满刘碧莲(中国民航大学国家空管运行安全技术重点实验室，天津航空有限责任公司，天津300300)摘要空中交通流量预测是宅中交通管理的基础，实时的空中流量预测能够有效地保证空中交通有序顺畅的运行，对保证飞行安全和解决空中交通拥挤、减少航班延误有很大的帮助。为了准确预测空域内实时的交通流量，本文首先建立了

2、空域内单航路有N个转弯点情况下的实时流量预测模型，然后将模型推广到了空域内有任意条航路的情况，最后进行了算例仿真。仿真结果证实了文中所建模型能够很好对空域内的实时流量进行预测，模型是可行和有效的。关键词空中交通流量流量预测数学模型仿真计算中图法分类号V355．1；文献标志码A随着我国经济的迅速发展，空中航空器的数量1符号说明迅速增加，导致空中交通拥挤加剧。空中交通拥挤加剧会引起航班延误增加，不仅会耽误乘客的时问，为航线B曰的长度；为时刻；为风速；影响航空公司的信誉和运作而且会导致管制员工作0为风向；Ol为航线BB的磁航线角；()为负荷增加，为航空器的安全运行埋下隐患。科学准时刻空

3、域P内的预测流量；fo(Tk)为时刻未进确的空中交通流量中长期预测是航空各级决策部门入空域P内的飞机数；g叭Tk+为到+期问飞入空制定发展战略、发展规划的重要依据¨；而实时的域P的飞机流量；gT出k+为到+期问飞出空域流量预测能够有效的保证宅中交通有序顺畅的运P的飞机流量；△为到期间从空域P外入行，可以使管制员及时了解下一时段空中交通拥挤侵到空域P的飞机数量；A为到+期间空情况和工作负荷情况，对保证飞行安全和解决空中域P的飞机数量。交通拥挤、减少航班延误有很大的帮助。2模型建立目前，空中交通流量预测的相关研究主要集中在以下几个方面：使用C一均值聚类的理论进行研为建立空域交通流量实

4、时预测模型，假设如下：究J，使用回归统计分析的方法研究；使用时间①空域中飞行的飞机均具有飞行计划；②考虑的空序列的方法研究．5；使用支持向量机理论进行研域为接受民航管制的空域；③不考虑飞机偏航或究_6；使用神经网络和数据挖掘的方法研究；使迷航。用霍尔特一温特斯模型研究¨⋯；使用灰色数学理首先建立空域内有一条航路多个转弯点情况下论研究¨，以及考虑随机成分对空中交通流量的的实时流量预测模型，然后根据空域内航路结构的影响。实际特点，将文中所建立模型推广到空域内有任意条航路的情况。对于空域内一条航空的情况，首先以上方法都是对某一地区空中交通流量的总体按照转弯点将空域分成若干小空域，那么对

5、于任意和长期的预测，所用方法并不适用于实时的空中交时刻整个空域内的流量就是各个小空域内流量的通流量预测，目前也没有一个合适的实时流量预测和，因此本文先建立了小空域的实时流量预测模型，模型。然后得出整个空域的流量预测模型。本文将考虑航班计划，根据空域航路构型，建立空域P单航路有～个转弯点B，B，⋯，B，在空域实时流量预测模型，并通过算例仿真来验证模转弯点处将空域P分成～+1个空域P(i=1，型的可行性和正确性。2，3，⋯，Ⅳ+1)。以磁北为Y轴，以垂直于磁北方向为轴建立直角坐标系，记坐标原点为，航线出2013年9月8日收到国家自然科学基金项目(71171190)、民航科技基金项目(

6、MHRD201018)资助空域的点记为B，如图1所示。由VOR导航台第一作者简介：卢飞(1984一)，男，山东省泰安市，助教，硕士。研可知飞机距曰点的距离；由二次雷达可知飞机的静究方rn】：空中交通管理研究。E—mail：flu@cauc．edu．ca。风速度；由航路图可知航线BB的长度。那科学技术与工程14卷(4)p／式(4)中，／、l巍／5+，．=B．一⋯⋯⋯⋯COS(OLo一0)．＼B一——～～白．一eos(~一)’口s+，．=．一风cos(0一)。、．7OB1一白eo．一cos(一)’图1有．7、7个转弯点的单航路不恿图罐=1表示+时刻飞机A，飞入空域PFig．1sche

7、maticdiagramofoneroutewithNturningpoint内，=0表示Tk+时刻飞机A还未飞人空域，么，Tk+时刻，空域P内的流量为：P内，或者已飞越空域P。那么到+期间由(+)：()+q一qTk出+’+(△“一A)空域P外飞入空域P的飞机数为，0()(1)g。T【k人+l=∑《(5)对于一时刻，空域P外、航线OB。上的飞机m=1A(P=1，2，⋯(一))的机身长度为，其+时刻空域P内的飞机可能来自于P，P：，⋯式，／Q“Ⅲ“在静风中的速度为，，到。点的距离为