【技术实现步骤摘要】
一种基于云模型的空中交通网络可靠性评价方法
本专利技术涉及空中交通管理领域，特别涉及一种基于云模型的空中交通网络可靠性评价方法，可靠性评价结果可用于交通规划者的航路网络规划，航空公司的航班计划的制定，以及交通管理者的拥挤疏导策略的制定等。
技术介绍
空中交通网络的可靠性严重影响着空中交通运行的安全与效率。随着航空运输业的稳步发展，据国际航空运输协会(IATA)预测，2050年全球航空旅客运输量将超过160亿人次，是2013年的5倍，航空货物运输量将超过4亿吨，是2013年的8倍。在这种环境下，势必会威胁空中交通安全，带来大量航班延误等问题，如何保障空中交通网络的可靠运行，对各国民航业与航空公司的发展而言既是机遇、又是挑战。目前有关空中交通网络可靠性的研究，大部分都是单纯从空中交通网络结构出发，计算网络节点之间的连通性，用以指导网络布局规划。由于空中交通网络运行是网络结构和空中交通流相互耦合作用的结果，单纯从静态的网络结构进行研究不符合交通运行的实际，评价效果较差，缺乏实用性，因此，同时考虑静态的空中交通网络和动态的空中交通流，对空中交通网络可靠性进行评价，提高评价的有效性和科学性，指导网络结构布局优化和空中交通流量管理，对提高空中交通运行的安全性和运输效率具有重要意义。目前，虽然也有将网络结构和交通流相结合，来评价交通网络的可靠性，但主要都集中在对地面交通网络的可靠性评价，基于网络结构和交通流相结合的空中交通网络可靠性评价还没有见到，主要针对道路网络的连通可靠性、行程时间可靠性与容量可靠性中的某一种，建立可靠性评价模型，进行评价。综上所述，目前研究存在两方...
【技术保护点】
1.一种基于云模型的空中交通网络可靠性评价方法，通过计算机系统辅助实现，所述计算机系统主要由客户端/服务器模式构成，计算机系统包括网络结构服务器、仿真驱动服务器、第一客户端、第二客户端、第三客户端、第四客户端；所述网络结构服务器的硬盘中安装空域导航数据库，用于向客户端提供机场、导航台、航路点、航路航线、限制区、危险区、禁区、障碍物、扇区导航数据服务；所述仿真驱动服务器的硬盘中安装仿真驱动数据库，用于向客户端提供飞行动力模型和飞行运动模型数据服务；所述第一客户端的硬盘中安装空中交通网络建模子系统，用于建立空中交通网络结构模型；所述第二客户端的硬盘中安装航班计划子系统，用于产生符合一定分布规律的航班计划；所述第三客户端的硬盘中安装显示与交互子系统，用于空中交通网络建模子系统中生成的空中交通网络环境，以及空中交通网络可靠性评价子系统生成的评价结果的显示与交互；其特征在于，所述第四客户端的硬盘中安装空中交通网络可靠性评价子系统，第四客户端作为空中交通网络可靠性评价方法的实现平台，用于空中交通网络的可靠性综合评价；首先第一客户端利用网络结构服务器中的空域导航数据，构建要评价的机场网络结构模型；第...
【技术特征摘要】
1.一种基于云模型的空中交通网络可靠性评价方法，通过计算机系统辅助实现，所述计算机系统主要由客户端/服务器模式构成，计算机系统包括网络结构服务器、仿真驱动服务器、第一客户端、第二客户端、第三客户端、第四客户端；所述网络结构服务器的硬盘中安装空域导航数据库，用于向客户端提供机场、导航台、航路点、航路航线、限制区、危险区、禁区、障碍物、扇区导航数据服务；所述仿真驱动服务器的硬盘中安装仿真驱动数据库，用于向客户端提供飞行动力模型和飞行运动模型数据服务；所述第一客户端的硬盘中安装空中交通网络建模子系统，用于建立空中交通网络结构模型；所述第二客户端的硬盘中安装航班计划子系统，用于产生符合一定分布规律的航班计划；所述第三客户端的硬盘中安装显示与交互子系统，用于空中交通网络建模子系统中生成的空中交通网络环境，以及空中交通网络可靠性评价子系统生成的评价结果的显示与交互；其特征在于，所述第四客户端的硬盘中安装空中交通网络可靠性评价子系统，第四客户端作为空中交通网络可靠性评价方法的实现平台，用于空中交通网络的可靠性综合评价；首先第一客户端利用网络结构服务器中的空域导航数据，构建要评价的机场网络结构模型；第二客户端编制符合实际航班分布规律的航班计划；第三客户端利用前两个客户端生成的机场网络结构和航班计划，以及仿真驱动服务器中的飞行动力模型和飞行运动模型数据，对机场网络航班运行系统进行仿真实现，显示出空中交通网络环境和空中交通网络可靠性评价子系统生成的评价结果，同时提供交互功能；第四客户端利用第三客户端的仿真运行数据，采用本专利提出的空中交通网络可靠性评价方法，对网络运行的可靠性进行综合评价，评价结果输入到第三客户端进行显示与交互；所述空中交通网络可靠性评价子系统包括，空中交通网络连通可靠性评价模块、空中交通网络行程时间可靠性评价模块、空中交通网络容量可靠性评价模块和空中交通网络可靠性综合评价模块；其中：所述空中交通网络连通可靠性评价模块，是从空中交通网络的拓扑结构出发对空中交通网络的可靠性进行描述，基于静态网络结构，计算任意两节点间最短路径，构建两节点间的连通效率模型，在此基础上，考虑到节点间连通效率的均值及其差异性，构建空中交通网络的连通可靠性评价模型；令εij为网络中任意节点i和j之间的连通效率，dij为连接节点i和j的最短路径，N为空中交通网络的节点总数，E为网络效率，σglob为机场节点对连通效率的标准差，μglob为机场节点对连通效率的均值，δglob为网络连通可靠性的修正系数，Rglob为空中交通网络的连通可靠度；1)基于Floyd算法计算网络中任意两节点间的最短路径；2)建立节点i和j之间的连通效率模型：当节点i和j不连通时，dij趋于无穷，就可用εij＝0来表征i和j的连通状况；3)基于所有节点对之间连通效率的平均值来构建整个网络的连通效率模型，其中节点对dij(i≠j)的个数为N(N-1)个：其中0≤E≤1，且当E＝1时，网络完全连通，网络的连通度最高；当E＝0时，网络中的所有节点不连通，网络的连通性最差；4)由于机场节点对连通效率的离散程度越大，σglob越大，空中交通流在未来空中交通网络的整体分布越不均衡，空中交通网络的连通可靠度越小，因此，应该考虑节点对连通效率的差异性对网络连通可靠性的影响，需要对E进行修正，基于标准差计算修正系数δglob：其中，σglob/μglob为变异系数，表征了数据的离散程度；5)构建空中交通网络的连通可靠度模型：利用δglob修正网络效率得到空中交通网络的连通可靠性，体现了机场节点对连通效率的差异性影响，空中交通流一般以较短路径方式流动，各个机场节点对的连通效率差异越大，意味着未来空中交通流会更多的分布在最短路径小即连通效率高的机场节点对上，易造成交通拥堵，使网络的可靠度降低；所述空中交通网络行程时间可靠性评价模块，是从航线交通流行程时间的角度对空中交通网络的可靠性进行描述，基于动态交通流，计算某航线航班行程时间的延误百分比，在此基础上，考虑到各条航线行程时间可靠度的均值及其差异性，构建空中交通网络的行程时间可靠性评价模型；令T为某航线航班的实际行程时间，t0为某航线航班的期望行程时间，C为平均行程时间延误百分比，n表示单位时间内该航线的航班量，集合N为1至n的整数，ci为第i次航班的行程时间可靠度因子，Ti为单位时间内该航线第i次航班的实际行程时间，ti为第i次航班的期望行程时间，k为行程时间修正系数，RU为单位时间单条航线的行程时间可靠度，m为单位时间数，集合M为1至m的整数，Rj为第j个单位时间单条航线的行程时间可靠度，RM为一定时间段内单条航线的行程时间可靠度，δL为可靠度修正系数，σL为各条航线行程时间可靠度的标准差，μL为各条航线行程时间可靠度的均值，RL为空中交通网络的行程时间可靠度，l为空中交通网络中航线的数量，L为1至l的整数集合；1)利用延误指标衡量行程时间可靠性，计算不同航线航班的平均行程时间延误百分比：2)构建单位时间内单条航线的行程时间可靠度模型：引入修正系数k，是为了保证行程时间可靠度取值在[0，1]之间，也有利于空中交通网络可靠性综合评价指标的归一化，当航班不延误(T≤t0)时，显然航班的行程时间可靠度为1，在定义航班的行程时间可靠度中，修正系数k的确定需要考虑出行者、航空运营部门以及管理者对延误百分比的可接受性，即约束的最大延误水平，实际延误水平大于约束的最大延误水平，则可靠度为0，这里k值取2，即允许的最大延误水平为50％；3)构建一定时间内单条航线的行程时间可靠度模型：4)在求解空中交通网络的行程时间可靠度时，为了表征各条航线行程时间可靠度的差异性大小对空中交通网络行程时间可靠度的影响，引入修正系数δL：5)构建空中交通网络的行程时间可靠度模型：不同航线行程时间可靠度高低的差异性表现了航线交通流分布的差异性...
【专利技术属性】
技术研发人员：李善梅，王飞，张召悦，赵元棣，王涛波，张勰，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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