一种基于时序仿真的空地联合容量计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于时序仿真的空地联合容量计算方法，旨在结合实际管制需求，客观准确的计算机场容量，具体包括：加量算法，满足不改变航班流时空分布的前提下增加航空器数量；基于时序的空地联合仿真，综合考虑评估机场的空域运行约束以及跑道运行特点，推演航空器的运行规律以及延误特征，从而为容量计算提供可靠的数据基础；容量计算算法，采用插值容量计算和预测容量计算结合的方式，评估多种可接受延误下的机场容量。该算法贴近实际管制工作流程，综合考虑了机场运行的时空特征，从更加宏观角度度量机场运行能力，从而使评估结果准确可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时序仿真的空地联合容量计算方法
本专利技术涉及一种基于时序仿真的空地联合容量计算方法。
技术介绍
容量评估技术是流量管理的基础和前提，容量评估的准确性直接影响到流量管理实施的效果。通过容量评估确定系统可以承受的最大流量，是流量管理的主要依据。同时，容量评估也是空域规划的重要内容，通过容量评估提出空域结构优化、改进方案是有效利用空域资源的重要措施。目前容量评估的方法主要有四类：基于管制员工作负荷的评估方法；基于历史统计数据分析的评估方法；基于数学计算模型的评估方法；基于计算机仿真的评估方法。其中基于计算机仿真的评估方法是当前客观性最强，认可度最高的评估方法，但是目前广泛采用的计算机仿真软件大多数为国外软件，仿真过程中的推演算法与容量取值模型与我国实际运行情况有一定出入。此外，大部分计算机仿真评估只考虑空域或跑道的单一约束，而实际运行评估过程中需要从机场宏观时空特征入手，综合考虑空地联合运行约束，从而使得评估结果真实可靠。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术从实际运行需求出发，结合实际管制流程中对于机场容量的需求，从运行的整体性出发，在仿真容量评估过程中充分考虑航班流的时空分布特征、运行空域约束以及机场跑道运行约束，从而为客观模拟机场运行，计算机场容量提供可靠的支撑。通过该方法可以较为真实的计算机场运行容量，为后续流量管理等实际应用研究提供数据基础。技术方案：本专利技术提供了一种基于时序仿真的空地联合容量计算方法，所述方法包括以下步骤：包括以下步骤：步骤1，搜集指定评估对象的范围以及选取典型日的航班计划，得到原始航班计划集合Fs，集合中包含有当天每一个航班的信息；步骤2，根据容量评估需求，对所选原始航班计划集合Fs进行加量，得到仿真航班计划集合；步骤3，根据仿真航班计划集合，模拟仿真航班计划在评估对象内的运行情况；仿真推演的关键在于冲突探测与解脱，为全面反映机场运行特征，考虑采用空地联合仿真的方式模拟机场运行，空地联合仿真即在仿真过程中综合考虑空域以及跑道两方面的约束因素。在空域部分主要考虑移交间隔类、空域结构类约束下的冲突，在跑道部分主要考虑跑道运行类约束下的冲突，并根据内置的策略进行冲突解脱。并且会记录仿真航班计划集合中各个航班过点时间以及过点延误等信息。步骤4，根据仿真计算结果，进行容量计算。步骤1得到的仿真航班计划集合Fs＝{Fs1,Fs2,…,Fsi}，Fsi表示航班集合Fs中第i个航班的信息，Fsi具体包括如下信息：表示在推演时刻第i个航班的航空器的状态；第i个航班的航空器的预计开始飞行时间当前航段第i个航班的航空器进入飞行状态的时刻；第i个航班的航空器预计到达下一目标点的时刻；第i个航班的航空器的过点序列，并且以过点顺序存储；第i个航班的航空器的过点高度序列，与长度相同，且取值一一对应；第i个航班的航空器的过点时间序列，取值为相对于0时的秒数，与长度相同，且取值一一对应；第i个航班的航空器的过点时间序列，与长度相同，且取值一一对应，单位为分钟；第i个航班的航空器的起飞机场；第i个航班的航空器的降落机场。步骤2中，每次对所选原始航班计划集合Fs加量均会根据设置的加量阈值IncrePer大小进行加量类型判断，根据实际运行情况设置加量阈值IncrePer范围为(-100,200]，若IncrePer∈(100,200]，则对原始航班计划集合Fs进行倍数加量，执行步骤2-1；若IncrePer∈(0,100]，则对原始航班计划集合Fs进行概率加量，执行步骤2-2；若IncrePer∈[-100,0)，则对原始航班计划集合Fs进行概率减量，执行步骤2-3；步骤2-1，按照等概率原则遍历航班集合Fs，将所有航班复制k次，其中若则表示倍数加量完成，合并每个Fsi∈Fs，形成倍数加量航班集合表示倍数加量航班集合Fs*中第i个航班的信息，将IncrePer对100进行取余运算IncrePer％100，若余数为0，则表明本次加量只有倍数加量，加量结束，执行步骤2-4；否则还需要进行概率加量，加量阈值更新为IncrePer对100进行取余运算后的余数，即IncrePer＝IncrePer％100，执行步骤2-2；若表示Fs中尚有未遍历航班，存在Fsi∈Fs，则需要复制航班Fsi为Fsim，复制的信息包括计算生成由于当前实际运行环境下航空器起飞间隔一般为2分钟，因此以此为标准计算复制航班的预计启动时间，即针对航班计划集合Fs每个航班Fsi复制k次生成倍数加量航班集合Fs*＝{Fsi1,Fsi2,…Fsik}，满足以下约束：Fsik表示倍数加量航班集合Fs*中第k个航班的信息，表示第m个复制航班的过点序列，表示第m个复制航班的过点高度序列，表示第m个复制航班的起飞机场，表示第m个复制航班的目的机场，表示第m个复制航班的预计启动时间，表示原航班的预计启动时间；步骤2-2，采用等概率密度函数进行随机数Random，Random满足概率密度函数f(Random)：同时需要遍历原始航班计划集合Fs，对每个Fsi∈Fs进行加量判别：若则表示概率加量结束，执行步骤2-4；若表示Fs中尚有未遍历航班，存在Fsi∈Fs，则需要对Fsi进行概率加量判别，设置随机数范围为[0,100]，根据[0,100]的均匀概率密度函数产生减量随机数Random，若Random≤IncrePer，表示Fsi需要进行加量，复制Fsi生成航班即为加量生成的航班，复制的信息包括计算生成满足约束条件：其中表示复制生成航班的预计启动时间，表示需要进行概率加量航班的原航班的预计启动时间，同时将加入概率加量集合BFs中；若Random＞IncrePer，表示Fsi不需要进行加量，继续向后遍历原始航班计划集合，直至原始航班计划集合中所有的航班均被遍历了一遍；步骤2-3，对原始航班计划集合Fs进行概率减量，采用等概率密度函数进行随机数Random，Random满足概率密度函数f(Random)：同时遍历原始航班计划集合Fs，对每个Fsi∈Fs进行减量判别：若则表示概率减量结束，执行步骤2-4；若表示Fs中尚有未遍历航班，存在Fsi∈Fs，则需要对Fsi进行概率减量判别，设置随机数范围为[0,100]，根据[0,100]的均匀概率密度函数产生减量随机数Random，若Random≤abs(IncrePer)，表示Fsi需要进行减量，从原始航班计划集合Fs中删除Fsi；若Random＞abs(IncrePer)，表示Fsi不需要进行减量，继续向后遍历原始航班计划集合，直至原始航班计划集合中所有的航班均被遍历了一遍；步骤2-4，进行航班流合并：加量情况下，若存在倍数加量，则需要考虑倍数加量集合Fs*；若存在概率加量，则需要考虑概率加量集合BFs，将原始航班计划集合Fs与Fs*、BFs进行合并生成仿真输入航班计划集合RFs，并按集合中的预计开始飞行时间进行升序排序；减量情况下，由于在减量判别过程中，就将该删除的航班从原始航班计划集合Fs中删除，则Fs即为仿真输入航班计划集合RFs。步骤4包括：步骤4-1，对集合RFs中每一个航班信息进行分时统计平均延误以及流量，得到平均延误流量对，平均延误流量对中的最大平均延误记为Delaymax，设置可接受延误delayl，若dela本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时序仿真的空地联合容量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，搜集指定评估对象的范围以及选取典型日的航班计划，得到原始航班计划集合Fs，集合中包含有当天每一个航班的信息；步骤2，根据容量评估需求，对所选原始航班计划集合Fs进行加量，得到仿真航班计划集合；步骤3，根据仿真航班计划集合，模拟仿真航班计划在评估对象内的运行情况；步骤4，根据仿真计算结果，进行容量计算。

【技术特征摘要】
1.一种基于时序仿真的空地联合容量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，搜集指定评估对象的范围以及选取典型日的航班计划，得到原始航班计划集合Fs，集合中包含有当天每一个航班的信息；步骤2，根据容量评估需求，对所选原始航班计划集合Fs进行加量，得到仿真航班计划集合；步骤3，根据仿真航班计划集合，模拟仿真航班计划在评估对象内的运行情况；步骤4，根据仿真计算结果，进行容量计算。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1得到的仿真航班计划集合Fs＝{Fs1,Fs2,…,Fsi}，Fsi表示航班集合Fs中第i个航班的信息，Fsi具体包括如下信息：表示在推演时刻第i个航班的航空器的状态；第i个航班的航空器的预计开始飞行时间当前航段第i个航班的航空器进入飞行状态的时刻；第i个航班的航空器预计到达下一目标点的时刻；第i个航班的航空器的过点序列，并且以过点顺序存储；第i个航班的航空器的过点高度序列，与长度相同，且取值一一对应；第i个航班的航空器的过点时间序列，取值为相对于0时的秒数，与长度相同，且取值一一对应；第i个航班的航空器的过点时间序列，与长度相同，且取值一一对应，单位为分钟；第i个航班的航空器的起飞机场；第i个航班的航空器的降落机场。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，每次对所选原始航班计划集合Fs加量均会根据设置的加量阈值IncrePer大小进行加量类型判断，加量阈值IncrePer取值范围为(-100,200]，若IncrePer∈(100,200]，则对原始航班计划集合Fs进行倍数加量，执行步骤2-1；若IncrePer∈(0,100]，则对原始航班计划集合Fs进行概率加量，执行步骤2-2；若IncrePer∈[-100,0)，则对原始航班计划集合Fs进行概率减量，执行步骤2-3；步骤2-1，按照等概率原则遍历航班集合Fs，将所有航班复制k次，其中若则表示倍数加量完成，合并每个Fsi∈Fs，形成倍数加量航班集合Fs*＝{Fs1*,Fs2*,…,Fsi*}，Fsi*表示倍数加量航班集合Fs*中第i个航班的信息，将IncrePer对100进行取余运算IncrePer％100，若余数为0，则表明本次加量只有倍数加量，加量结束，执行步骤2-4；否则还需要进行概率加量，加量阈值更新为IncrePer对100进行取余运算后的余数，即IncrePer＝IncrePer％100，执行步骤2-2；若表示Fs中尚有未遍历航班，存在Fsi∈Fs，则需要复制航班Fsi为Fsim，复制原航班的信息包括计算生成复制航班的预计启动时间针对航班计划集合Fs每个航班Fsi复制k次生成倍数加量航班集合Fs*＝{Fsi1,Fsi2,…Fsik}，满足以下约束：Fsik表示倍数加量航班集合Fs*中第k个航班的信息，表示第m个复制航班的过点序列，表示第m个复制航班的过点高度序列，表示第m个复制航班的起飞机场，表示第m个复制航班的目的机场，表示第m个复制航班的预计启动时间，表示需要进行复制加量航班的原航班的预计启动时间；步骤2-2，采用等概率密度函数进行随机数Random，Random满足概率密度函数f(Random)：同时需要遍历原始航班计划集合Fs，对每个Fsi∈Fs进行加量判别：若则表示概率加量结束，执行步骤2-4；若表示Fs中尚有未遍历航班，存在Fsi∈Fs，则需要对Fsi进行概率加量判别，设置随机数范围为[0,100]，根据[0,100]的均匀概率密度函数产生减量随机数Random，若Random≤IncrePer，表示Fsi需要进行加量，复制Fsi为Fsi*，Fsi*即为加量生成的航班，复制的信息包括计算生成Fsi*满足约束条件：其中表示复制生成航班的预计启动时间，表示需要进行概率加量航班的原航班的预计启动时间，同时将Fsi*加入概率加量集合BFs中；若Random＞IncrePer，表示Fsi不需要进行加量，继续向后遍历原始航班计划集合，直至原始航班计划集合中所有的航班均被遍历了一遍；步骤2-3，对原始航班计划集合Fs进行概率减量，采用等概率密度函数进行随机数Random，Random满足概率密度函数f(Random)：同时遍历原始航班计划集合Fs，对每个Fsi∈Fs进行减量判别：若则表示概率减量结束，执行步骤2-4；若表示Fs中尚有未遍历航班，存在Fsi∈Fs，则需要对Fsi进行概率减量判别，设置随机数范围为[0,100]，根据[0,100]的均匀概率密度函数产生减量随机数Random，若Random≤abs(IncrePer)，表示Fsi需要进行减量，从原始航班计划集合Fs中删除Fsi；若Random＞abs(IncrePer)，表示Fsi不需要进行减量，继续向后...

【专利技术属性】
技术研发人员：董斌，张佳川，沈丽楠，严勇杰，徐秋程，徐善娥，张阳，王冠，冯程，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32