一种基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法，包含如下步骤:采集目标空域内航空器进入和离开空域的时刻；统计计算到达流（进入空域）和服务时间（航空器在空域内飞行时间）概率密度分布函数参数；依据系统随机服务理论建立空域宏观容量评估模型；根据空域系统海量历史运行数据和空域系统宏观容量评估模型,确定空域系统可同时管制航空器最大数；根据空域内航空器的标准飞行时间和该空域系统可同时管制航空器最大数，通过空域宏观容量评估模型计算出空域系统宏观容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空域宏观容量评估方法，尤其涉及一种基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法，属于宏观容量评估领域。
技术介绍
确定空域容量的方法主要有仿真评估方法、间隔模型计算方法、复杂性模型计算方法。仿真评估方法确定空域容量，是通过建立空中交通系统特征模型，并对之进行计算机仿真试验和数据结果分析来完成。该方法需要进行大量的系统建模、编程、仿真计算及结果分析等工作，评估任务繁重，周期太长。更为不足的是，由于所建的仿真模型对于管制员的管制技能、指挥习惯等因素无法全面考虑，导致仿真结果并不能完全真实反映空域运行情况，从而影响了空域容量评估结果的准确性。间隔模型计算方法，是在保持安全间隔标准的前提下，判定单位时间内通过某航路或节点(交叉点、转弯点、定位点等)的最大飞行架次来完成。该方法仅考虑保证空域中的安全飞行间隔，没有考虑到管制员工作负荷等影响空域容量的主要因素，由此得到的评估结果仅能用于空域长期规划，不能准确地反映出空域实时服务能力。复杂性模型计算方法，是统计扇区内航空器的交通流态势，依据航空器间的交叉、对头等飞行态势，挖掘建立扇区交通复杂度模型，依据一定的复杂性阈值确定空域容量。该方法需要考虑航空器在扇区内的微观飞行状态，数据统计分析工作量大，不利于空域管理部门使用。国家空域管理部门需要实时的掌握大面积空域的服务能力。传统的仿真评估方法评估周期长和间隔模型计算方法无法达到“准确、实时”的要求，而复杂性模型计算方法又因为需要掌握空域内部的运行细节，超出国家空域管理部门的数据获取能力。因此国家空域管理部门需要一种能够从有限的运行结果数据中评估获取空域容量的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供了一种基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案一种基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法，具体包含如下步骤：步骤1，采集目标空域内的样本数据，进而获取航空器进入和离开空域的时刻；步骤2，根据步骤1采集的样本数据进行数据挖掘，进而获取航空器到达流和飞行时间的概率密度分布函数；步骤3，根据步骤2获取的概率分布函数建立基于随机服务理论的空域宏观容量评估模型；步骤4，根据步骤3建立的空域宏观容量评估模型结合目标空域内航空器的历史运行数据，确定目标空域内可同时管制航空器的最大数；步骤5，根据步骤1获取的目标空域内航空器进入和离开空域的时刻结合步骤4获取的目标空域内可同时管制航空器的最大数，通过空域宏观容量评估模型计算出目标空域的宏观容量。作为本专利技术基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法的进一步优选方案，在步骤1中，所述样本数据包含研究时间段内目标空域内航空器的流量数、航空器在目标空域内的标称飞行时间以及航空器分别进入和离开目标空域的时刻。作为本专利技术基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法的进一步优选方案，在步骤3中，建立基于随机服务理论的空域宏观容量评估模型，具体步骤如下：步骤3.1，确定目标空域内航空器的到达率；步骤3.2，计算单架航空器的平均管制服务率；步骤3.3，定义在目标空域系统内管制员可同时管制航空器最大数为c；步骤3.4，定义目标空域系统内航空器数航空器数n及其概率Pn；步骤3.5，根据步骤3.1到步骤3.4建立基于随机服务理论的空域宏观容量评估模型。作为本专利技术基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法的进一步优选方案，在步骤3.1中，所述到达率为单位时间内进入目标空域的航空器数量。作为本专利技术基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法的进一步优选方案，在步骤3.2中，所述单架航空器的平均管制服务率具体计算如下： X ‾ = 1 n Σ k = 1 n X k , ( k = 1 , 2 , ... n ) ]]> μ = 1 X ‾ ]]>其中，ΧK为空域系统内航空器飞行时间样本，为空域系统内航空器飞行时间样本平均值，μ为单架航空器的平均管制服务率。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、本专利技术直接采用实际管制运行数据作为样本，通过海量历史数据挖掘研究空域容量，能够更为准确地衡量空域服务能力，保证空中交通的安全和高效；2、本专利技术将空域单元视为一个封闭的“黑箱”，忽视“黑箱”内部航空器具体的活动情况，而将空域系统整体化，即从系统的观点出发，着重系统整体与外部环境之间的相互联系，从宏观层面对空域系统进行，从而达到全面、最佳地解决问题的目的；3、本专利技术减少了以往仿真建模、编程、仿真计算和仿真数据分析等大量的工作，缩短了空域容量评估时间。附图说明图1是本专利技术设计的空域系统信息样本数据处理流程图；图2是本专利技术设计的基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：将空域系统视为一个封闭的“黑箱”，将航空器到达流作为输入，空域内飞行时间作为输出，依据随机服务系统理论，通过数据挖掘确定该空域能够同时管制航空器的最大数量；根据该空域能够同时管制航空器的最大数量和空域内航空器标准飞行时间，计算空域宏观容量。该方法无需研究航空器在“黑箱”内部活动细节，通过对空域活动数据挖掘和分析，建立基于飞行时间的空域宏观容量计算方法，具体步骤如下：如图2所示，一种基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法，具体包含如下步骤：步骤1，采集目标空域内的样本数据，进而获取航空器进入和离开空域的时刻；步骤2，根据步骤1采集的样本数据进行数据挖掘，进而获取航空器到达流和飞行时间的概率密度分布函数；步骤3，根据步骤2获取的概率分布函数建立基于随机服务理论的空域宏观容量评估模型；步骤4，根据步骤3建立的空域宏观容量评估模型结合目标空域内航空器的海量历史运行数据，确定目标空域内可同时管制航空器的最大数；步骤5，根据步骤3获取的目标空域内航空器进入和离开空域的时刻结合步骤4获取的目标空域内可同时管制航空器的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法，其特征在于：具体包含如下步骤：步骤1，采集目标空域内的样本数据，进而获取航空器进入和离开空域的时刻；步骤2，根据步骤1采集的样本数据进行数据挖掘，进而获取航空器到达流和飞行时间的概率密度分布函数；步骤3，根据步骤2获取的概率分布函数建立基于随机服务理论的空域宏观容量评估模型；步骤4，根据步骤3建立的空域宏观容量评估模型结合目标空域内航空器的历史运行数据，确定目标空域内可同时管制航空器的最大数；步骤5，根据步骤1获取的目标空域内航空器进入和离开空域的时刻结合步骤4获取的目标空域内可同时管制航空器的最大数，通过空域宏观容量评估模型计算出目标空域的宏观容量。

【技术特征摘要】
1.一种基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法，其特征在于：具体包含如下步骤：
步骤1，采集目标空域内的样本数据，进而获取航空器进入和离开空域的时刻；
步骤2，根据步骤1采集的样本数据进行数据挖掘，进而获取航空器到达流和飞行时间
的概率密度分布函数；
步骤3，根据步骤2获取的概率分布函数建立基于随机服务理论的空域宏观容量评估模
型；
步骤4，根据步骤3建立的空域宏观容量评估模型结合目标空域内航空器的历史运行数
据，确定目标空域内可同时管制航空器的最大数；
步骤5，根据步骤1获取的目标空域内航空器进入和离开空域的时刻结合步骤4获取的
目标空域内可同时管制航空器的最大数，通过空域宏观容量评估模型计算出目标空域的宏观
容量。
2.根据权利要求1所述基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法，其特征在于：在步
骤1中，所述样本数据包含研究时间段内目标空域内航空器的流量数、航空器在目标空域内
的标称飞行时间以及航空器分别进入和离开目标空域的时刻。
3.根据权利要求1所述基于随机服务理论的空域宏观容量评估方法，其特征在于：在步
骤3中，建立基于随机服务理论的空域宏观容量评估模型，具体步骤如下：
步骤3.1，确定目标空域内航空器的到达率；
步骤3.2，计算单架航空器的平均管制服务率；
步骤3.3，定义在目标空域系统内管制员可同时管制...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙樊荣，王里付，杨嘉，
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