基于聚类特征的航段运行时间计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于聚类特征的航段运行时间计算方法。基于聚类特征的航段运行时间计算方法包括：获取对航段运行阶段进行重新拆分的划分结果；获取航班历史数据；针对不同航段运行阶段的航班历史数据依据聚类特征计算航段运行时间。对航段运行阶段进行重新拆分，使用航班历史数据进行聚类分析，并与时间片段相关联，根据聚类结果的时空特征，确定各个阶段的运行时间，进而得到综合的航段运行时间，为空中交通流量管理的战略与预战术阶段提供化的数据依据。

A Method for Calculating Running Time of Flight Section Based on Clustering Features

The present invention relates to a method for calculating flight period running time based on clustering features. The calculation methods based on clustering feature include: obtaining the result of re-partitioning the flight segment operation stage; obtaining the flight history data; calculating the flight segment operation time according to the clustering feature according to the flight history data of different flight segments operation stage. Re-dividing the flight segment operation stage, using the flight history data to cluster analysis, and correlating with the time segment, according to the spatial and temporal characteristics of the clustering results, the operation time of each stage is determined, and then the integrated flight segment operation time is obtained, which provides the data basis for the strategic and pre-tactical stages of air traffic flow management.

【技术实现步骤摘要】
基于聚类特征的航段运行时间计算方法
本专利技术涉及航空领域，具体涉及一种基于聚类特征的航段运行时间计算方法。
技术介绍
我国发展进入新阶段、新时代，对民航发展提出了新要求。目前，有限且不灵活的民航运输资源已经不能满足民航运输的发展需求，有效的进行民航业供给侧改革，合理灵活的使用民航资源显得尤为重要。航班时刻就是这样一种民航运输资源，它的分配最终将反映在飞行计划中。而飞行计划编排时，一项重要的参考数据即为航段标准运行时间，针对于航空公司提出的航段时间都是从自身出发的问题，管理者根据历史数据计算出了统一的航段标准时间，但是该时间是单一固定的，实际上对于不同时段起飞的航班，其各段的运行时间均有不同，为了更加科学实际的反映航段运行时间，就需要把航段时间与运行时段时间关联起来，形成航段运行时间标准。总体而言，目前关于航段运行时间计算方法研究现状如下：1、各航空公司采用传统概率统计的方法过于粗糙，无法反应运行中的特征和差异，适用性较低，不能满足民航运行管理部门精细化管理的要求；2、基于航空器性能的仿真估算方法，适用于计算畅通无阻碍状态下的目标运行时间，但无法较全面的考虑实际的运行影响因素，包括季节性变化、机场/空域通行能力等，实际参考价值较弱；3、基于实测数据的研究，目前考虑了场面滑行和空中阶段划分，未考虑将空中运行的不同阶段进行划分，并按照不同的运行特点进行分别估算。如何解决上述问题，是目前亟待解决的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于聚类特征的航段运行时间计算方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于聚类特征的航段运行时间计算方法，其特征在于，所述基于聚类特征的航段运行时间计算方法包括：获取对航段运行阶段进行重新拆分的划分结果；获取航班历史数据；针对不同航段运行阶段的航班历史数据依据聚类特征计算航段运行时间。本专利技术的有益效果是，本专利技术提供的基于聚类特征的航段运行时间计算方法。基于聚类特征的航段运行时间计算方法包括：获取对航段运行阶段进行重新拆分的划分结果；获取航班历史数据；针对不同航段运行阶段的航班历史数据依据聚类特征计算航段运行时间。对航段运行阶段进行重新拆分，使用航班历史数据进行聚类分析，并与时间片段相关联，根据聚类结果的时空特征，确定各个阶段的运行时间，进而得到综合的航段运行时间，为空中交通流量管理的战略与预战术阶段提供化的数据依据。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术的航段运行时间计算方法的流程图；图2为航路计划信息拆解示意图；图3为T3滑出阶段各聚类样本的24小时分布图；图4为0.8-0.89M类型航班飞行时间概率分布图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。实施例如图1所示，本实施例提供了一种基于聚类特征的航段运行时间计算方法。所述基于聚类特征的航段运行时间计算方法包括：S110：获取对航段运行阶段进行重新拆分的划分结果。在本实施例中，所述划分结果包括：滑出段、离场段、巡航段、进场段、滑入段。城市对航段是由具有一定商业载量的航空器在两个城市间从事定期运输服务而形成的航空运输线。根据空域实际运行情况，城市对航段运行阶段是指从航空器撤轮挡开始，到加轮挡结束的运行过程。整个运行阶段在空间上可依次划分为滑出、离场、巡航、进场、滑入五个阶段，以对应于飞行所经过的起飞机场、起飞机场终端区、区域管制区、目的地机场终端区、目的地机场等五个相互衔接的空间区域，因此，将城市对航段运行过程重新拆分如下：滑出段、离场段、巡航段、进场段、滑入段。机型速度分类：相比其他飞行阶段，在巡航阶段，航空器多以高速度平飞为主，飞行速度成为影响同航段不同机型的运行时间的主要因素，因此，按照机型飞行正常巡航马赫数对机型进行分类，依次分为：[0.8M，0.89M]、[0.7M，0.79M]、[0.6M，0.69M]、及其他类型。图2展示了计划航路信息的空间拆解。我国针对城市对航段都有明确的飞行航路规定，并且一般仅为一条，对于具有多条航路飞行路径的城市对，分为主用与备用航路，取主飞航路作为参考航路，用于确定起落机场的进场段、离场段点。例如，北京至广州航段，其离场点为RENOB，进场点为ATAGA。对于机场的同一进场段、离场段点，一般存在多个进场段、离场程序，主用程序为一条，其他程序为备用(或在特殊情况下使用)。运行时间计算过程中采用飞行概率较高的主用进场段、离场段程序作为对应计划航路的参考程序。S120：获取航班历史数据；S130：针对不同航段运行阶段的航班历史数据依据聚类特征计算航段运行时间。在本实施例中，步骤S130包括：S131：对滑入段、滑出段、进场段、离场段、巡航段的历史航班运行数据进行清洗并获得对应航段的航段运行时间的样本空间。其中，滑入段、滑出段的数据获取与清洗：由于停靠在同一机场不同航站楼的航空器，其滑入段、滑出段的时间具有较大差异，因此按照起飞/降落机场航站楼位置设定初步样本空间。然后按照以下规则对数据进行清洗：1)计划起飞/降落机场与实际起飞/降落机场不一致；2)主要时刻字段缺失或者解析异常；3)航班任务执行状态为返航、备降或者取消；4)航班推出、实际起飞、实际落地、推入实际顺序异常。使用清洗后数据计算滑出/入段的运行时间，得到有效滑出/滑入时间。其中，滑入时间Ttaxiin＝t上轮档-t降落；其中，t上轮档：航班的上轮档时刻，t降落：航班的降落时刻，滑出时间Ttaxiout＝t起飞-t撤轮档，其中，t起飞：航班的起飞时刻，t撤轮档：航班的撤轮档时刻。则i航班执行A机场(1号航站楼)至B机场(2号航站楼)飞行任务，其滑出时间表示为滑入时间表示为统计计算与滑入、滑出时间相关的其他属性，包括：机场小时起降架次、小时离场比率，小时离场架次与机场流量的比值，这些属性与航班滑入、滑出时间构成了滑入段、滑出段计算样本集合，其中，小时离场比率表示小时离场架次与机场流量的比值。因此，A机场(1号航站楼)的滑入段、滑出段计算样本空间为：其中，A表示起飞机场代号，A1表示A机场的1号航站楼，L表示样本空间中的航班总数，i＝1，...，L为下标索引，表示第i个航班；UA表示A机场的滑出时间计算样本空间，表示第i航班从A机场的1号航站楼滑出所用的滑行时间，P1，...，Pn-1表示n-1个属性值，属性表示与航班滑入/滑出相关的特征，包括机场小时起降架次、小时离场比率。进场段、离场段、巡航段的数据获取与清洗：进场段、离场段、巡航阶段的航班数据是由一系列的二次雷达点序列构成，根据不同雷达设备的差异，其输出的雷达点扫描间隔一般在5s到6s之间，内容一般包含航班呼号、二次应答机编码、起飞机场、三维空间位置(含经度、纬度、高度)、地速、机头方向和时间戳等。由于定期航班信息的重复性，区域内二次应答机编码的循环分配，加上气象等因素引起的雷达信息丢失，仅依靠雷达数据很难有效无误的提取完整的航空器轨迹序列。因此，必须对初始雷达数据按以下步骤进行清洗。步骤1，基础数据关联：即是将航班雷达数据与计划数据相关联。计划数据内容包含航班呼号、二次应答机编码、起飞/降落机场、预计/实际起飞时间、预计/实际降落时间等。关联规则为雷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于聚类特征的航段运行时间计算方法，其特征在于，所述基于聚类特征的航段运行时间计算方法包括：获取对航段运行阶段进行重新拆分的划分结果；获取航班历史数据；针对不同航段运行阶段的航班历史数据依据聚类特征计算航段运行时间。

【技术特征摘要】
1.一种基于聚类特征的航段运行时间计算方法，其特征在于，所述基于聚类特征的航段运行时间计算方法包括：获取对航段运行阶段进行重新拆分的划分结果；获取航班历史数据；针对不同航段运行阶段的航班历史数据依据聚类特征计算航段运行时间。2.如权利要求1所述的基于聚类特征的航段运行时间计算方法，其特征在于，所述划分结果包括：滑出段、离场段、巡航段、进场段、滑入段。3.如权利要求2所述的基于聚类特征的航段运行时间计算方法，其特征在于，所述针对不同航段运行阶段的航班历史数据依据聚类特征计算航段运行时间包括：对滑入段、滑出段、进场段、离场段、巡航段的历史航班运行数据进行清洗并获得对应航段的航段运行时间的样本空间；计算滑入段、滑出段的运行时间；计算进场段、离场段的运行时间；航段运行时间的综合度量。4.如权利要求3所述的基于聚类特征的航段运行时间计算方法，其特征在于，所述对滑入段、滑出段、进场段、离场段、巡航段的历史航班运行数据进行清洗并获得对应航段的航段运行时间的样本空间的方法包括：对滑入段、滑出段数据中的异常数据进行清洗；滑入时间Ttaxiin＝t上轮档-t降落；其中，t上轮档：航班的上轮档时刻，t降落：航班的降落时刻，滑出时间Ttaxiout＝t起飞-t撤轮档，其中，t起飞：航班的起飞时刻，t撤轮档：航班的撤轮档时刻；滑入段、滑出段计算样本空间为：其中，A表示起飞机场代号，A1表示A机场的1号航站楼，L表示样本空间中的航班总数，i＝1，...，L为下标索引，表示第i个航班；UA表示A机场的滑出时间计算样本空间，表示第i航班从A机场的1号航站楼滑出所用的滑行时间，P1，...，Pn-1表示n-1个属性值，属性表示与航班滑入、滑出相关的特征，包括机场小时起降架次、小时离场比率；进场段、离场段、巡航段的数据清洗；得到进场段、离场段、巡航阶段航迹样本空间P′＝{p1，p2，...，pl}。5.如权利要求4所述的基于聚类特征的航段运行时间计算方法，其特征在于，所述计算滑入段、滑出段的运行时间的方法包括：对清洗后的滑入段、滑出段的样本空间进行聚类分析，误差平方准则函数与聚类中心更新公式如下：其中，L表示样本空间中的航班总数，Si为划分的第i类集合，x为第i类集合的任一样本，ci为第i类的聚类中心；根据不同机场的差异，再次对样本中的极端值进行过滤，通过上述滑入段、滑出段运行时间聚类算法将样本空间UA划分为k类，得到聚类中心集C；其中ci＝(ci1，...，cin)为第i类聚类中心，n表示滑入段、滑出段计算样本的属性总数，属性表示滑入、滑出行时间、机场小时起降架次、小时离场比率，cin表示第i聚类中心的第n个属性值，ci1为第i类的参考滑出/滑入运行时间滑入段、滑出段的聚类数据与统计时间片且以小时为单位相关联，转换为各聚类数据占总样本数据比例关系随时间片的时变关系，以得出滑入段、滑出段的运行时间。6.如权利要求5所述的基于聚类特征的航段运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁立罡，卜建，毛利民，胡明华，谢华，张颖，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32