一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法，该方法以空管模拟训练系统为平台，在固定空域结构下，选择多个管制员对密度可调节的仿真航班序列进行模拟管制；根据管制员的主观感受到的工作负荷，调节航班密度，直到管制工作负荷与其管制能力相匹配，此时单位时间内进入该空域的航班量即为该管制员管制该空域时的空域运行容量；平均值即可确定为该空域的运行容量。本发明专利技术在客观的空域结构和航班流基础上，纳入了管制员主观能动性对空域运行有较大影响这一重要因素，更加符合航空管理工作实际，不但提高了评估结果的实际精确度，适用于常态下对空域运行容量的评估，也适用于特殊气象条件下空域的动态容量评估。

A Method for Evaluating Airspace Operating Capacity Based on ATC Simulated Training System

【技术实现步骤摘要】
一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法
本专利技术属于航空
，涉及空中交通管理领域，具体涉及一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法。
技术介绍
在航班飞行流量剧增、航班延误时间长且可预测性差等背景下，飞行流量管理是减少航班延误、提高飞行安全性的必要手段。而对空域容量的精确判定，又是飞行流量管理的基础。当前，评估、分析空域容量的方法主要有数学模型方法、计算机仿真的评估方法和基于历史运行的统计分析法。数学模型法通过纯理论的数学公式计算空域的飞行容量，其结果与实际相差甚远，近年来已逐渐被丢弃；基于计算机仿真的评估方法通过计算机软件在建立空域环境、管制规则、冲突探测与解脱等模型的基础上，根据飞行计划信息连续模拟航班的飞行过程，并不断增加飞行计划的量，直到模拟航班的整体延误到达预定水平。此时，单位时间内通过空域的航班量即为该空域的容量。该方法受模型精准度、航班模拟飞行过程与实际飞行过程的偏差、忽略管制意图等约束，评估结果也只能作为参考；基于历史运行的统计分析法，利用历年的航班飞行数据，针对指定空域，统计分析指定时段内的航班量及其变化规律，剔除异常数据，以航班峰值时段单位时间内通过空域的航班量作为该空域的容量。该方法得出的结果实用性强，但对结构调整后的空域、新划设空域不适用。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法，利用空管模拟训练系统提供的模拟管制功能，针对待评估空域，通过成熟、在岗的管制员对密度可调节的高仿真航班序列进行管制，当仿真航班密度达到与管制员能力达到平衡时，单位时间内进入该空域的仿真航班数量即为该空域的运行容量，通过将管制员主观能动性引入空域容量评估的过程中，使得最后的评估结果更贴合实际，实用性强。技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法，包括如下步骤：S1：针对待评估空域Airspace，在空管模拟训练系统中，建立面向日常运行的航班序列Blist_ORG；S2：确定模拟管制起始时刻，以该时刻为基准，实现对航班序列Blist_ORG中所有航班起飞时刻的同步变换，得到航班序列Blist，该序列中最早进入空域Airspace的时刻即为模拟管制的开始时刻；S3：对航班序列Blist实现K倍增压，得到仿真航班序列MBlist(K)，(1.0≤K<10.0，可调节)；S4：选定N名管制员CRh(h＝1,…,N)，基于空管模拟训练系统，对空域Airspace范围内的航班序列MBlist(K)进行模拟管制，并根据管制员实际感受到的工作负荷调节K的值，进而评估空域Airspace在该管制员值班时的运行容量Ch(h＝1,…,N)；S5：计算空域Airspace在各管制员分别值班时运行容量的平均值，得到该空域的运行容量C＝(C1+C2+…+CN)/N。进一步的，所述步骤S1中建立航班序列Blist_ORG的具体步骤如下：S1-1：构建待评估空域Airspace的三维空域结构，三个要素分别为构成空域的水平边界点、以及空域的上、下限高度层；S1-2：利用空管模拟训练系统中对历史航班飞行计划的导入功能，从相应的空管自动化系统中导入本管制区过去一段时间Tcontrol(如：1-3小时左右)内的飞行计划集，该管制区包含待评估空域；S1-3：计算飞行计划集内任一飞行计划航线与待评估空域的空间关系，剔除与待评估空域Airspace无空间交集的飞行计划，形成航班序列Blist_ORGij，各航班的起飞机场为Aporti，起飞时刻为t_dep_orgij，其中：i＝1,2,…,Nroute；Nroute为航班序列Blist_ORG相关的航线数量；j＝1,2,…,Ncrafti；Ncrafti为Tcontrol时间内经第i条航线进入空域Airspace的航班数量；S1-4：Blist_ORGij序列中，依据航班起飞时刻，分别对第i条航线上的航班排序。进一步的，所述步骤S2中航班序列Blist的具体形成过程为：S2-1：根据起飞机场Aport(i)(i＝1,2,…,Nroute)、空域Airspace结构、各航路点位置及飞越时刻，计算序列Blist_ORG内航班从Aport(i)机场起飞(对应于第i条航线)后途经空域Airspace的进入点和航班飞越空域前的飞行时间，分别为进入点p_er(i)(i＝1,2,…,Nroute)、起飞后到达空域进入点所需的时间TA(i)(i＝1,2,…,Nroute)；S2-2：根据航班起飞机场Aport(i)(i＝1,2,…,Nroute)、起飞时刻t_dep_orgij、各航路点位置及飞越时刻、航班4D轨迹模型，计算航班Blist_ORG(i,j)进入空域Airspace的时刻：t_dep_org(i,j)+TA(i)(进入点p_er(i))其中：i＝1,2,…,Nroutej＝1,2,…,NcraftiS2-3：在航班序列Blist_ORGij中搜索最早进入空域的航班Blist_ORG(R,P)，并记录其进入空域时刻：t_dep_org(R,P)+TA(R)，这里的最早表示为进入时刻最小；S2-4：设开始针对空域Airspace进行模拟管制的时刻为T_BEGIN，将航班序列Blist_ORGij中所有航班的起飞时刻t_dep(i,j)变更为：t_dep_org(i,j)+T_BEGIN-t_dep_org(R,P)-TA(R)(i＝1,2,…,Nroute；j＝1,2,…,Ncrafti)，形成航班序列Blistij，保证Blistij中最早到达空域Airspace进入点的时间为T_BEGIN，Blistij飞行计划要素包括：航班起飞机场及起飞时间、途经的航路点及飞越时间、落地机场。其中：i＝1,2,…,Nroute；Nroute为航班序列Blist途经的航线数量；j＝1,2,…,Ncrafti；Ncrafti为Tcontrol时段内经第i条航线进入空域Airspace的航班数量。进一步的，所述步骤S3的具体过程如下：针对航班序列Blistij，在任意第i(i＝1,2,…,Nroute)条航线上的任一对前后航班Blist(i,j)、Blist(i,j+1)(j＝1,2,…,Ncrafti-1)之间插入数量为K-1的模拟航班，插入航班的起飞时刻为：((K-m)*t_dep(i,j)+m*t_dep(i,j+1))/K，m＝1,…,int(K-1)，形成增压K倍后的仿真航班序列MBlistijm(K)，航班MBlist(i,j，m)(K)的起飞、落地机场以及所用航线与航班序列Blist中Blist(i,j)的相应数据保持一致。进一步的，所述步骤S4中评估空域Airspace在管制员值班时的运行容量Ch的方法，具体包括以下步骤：S4-1：设模拟管制时间单元T_LAST；S4-2：以空管模拟训练系统为平台，从T_BEGIN时刻开始，管制员对在空域Airspace内飞行的仿真航班MBlist(K)序列(K值初始可设为1.0)进行模拟管制，持续时间为T_LAST；S4-3：根据管制员在管制过程中感受到的工作负荷，及与其管制能力的匹配情况，调节K值大小，继续模拟管制T_LAST时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：针对待评估空域Airspace，在空管模拟训练系统中，建立面向日常运行的航班序列Blist_ORG；S2：确定模拟管制起始时刻，以该时刻为基准，实现对航班序列Blist_ORG中所有航班起飞时刻的同步变换，得到航班序列Blist，该序列中最早进入空域Airspace的时刻即为模拟管制的开始时刻；S3：对航班序列Blist实现K倍增压，得到仿真航班序列MBlist(K)；S4：选定N名管制员CRh(h＝1,…,N)，基于空管模拟训练系统，对空域Airspace范围内的航班序列MBlist(K)进行模拟管制，并根据管制员实际感受到的工作负荷调节K的值，进而评估空域Airspace在该管制员值班时的运行容量Ch(h＝1,…,N)；S5：计算空域Airspace在各管制员分别值班时运行容量的平均值，得到该空域的运行容量C＝(C1+C2+…+CN)/N。

【技术特征摘要】
1.一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：针对待评估空域Airspace，在空管模拟训练系统中，建立面向日常运行的航班序列Blist_ORG；S2：确定模拟管制起始时刻，以该时刻为基准，实现对航班序列Blist_ORG中所有航班起飞时刻的同步变换，得到航班序列Blist，该序列中最早进入空域Airspace的时刻即为模拟管制的开始时刻；S3：对航班序列Blist实现K倍增压，得到仿真航班序列MBlist(K)；S4：选定N名管制员CRh(h＝1,…,N)，基于空管模拟训练系统，对空域Airspace范围内的航班序列MBlist(K)进行模拟管制，并根据管制员实际感受到的工作负荷调节K的值，进而评估空域Airspace在该管制员值班时的运行容量Ch(h＝1,…,N)；S5：计算空域Airspace在各管制员分别值班时运行容量的平均值，得到该空域的运行容量C＝(C1+C2+…+CN)/N。2.根据权利要求1所述的一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法，其特征在于：所述步骤S1中建立航班序列Blist_ORG的具体步骤如下：S1-1：构建待评估空域Airspace的三维空域结构；S1-2：利用空管模拟训练系统中对历史航班飞行计划的导入功能，从相应的空管自动化系统中导入本管制区过去一段时间Tcontrol内的飞行计划集，该管制区包含待评估空域；S1-3：计算飞行计划集内任一飞行计划航线与待评估空域的空间关系，剔除与待评估空域Airspace无空间交集的飞行计划，形成航班序列Blist_ORGij，各航班的起飞机场为Aporti，起飞时刻为t_dep_orgij，其中：i＝1,2,…,Nroute；Nroute为航班序列Blist_ORG相关的航线数量；j＝1,2,…,Ncrafti；Ncrafti为Tcontrol时间内经第i条航线进入空域Airspace的航班数量；S1-4：Blist_ORGij序列中，依据航班起飞时刻，分别对第i条航线上的航班排序。3.根据权利要求1所述的一种基于空管模拟训练系统评估空域运行容量的方法，其特征在于：所述步骤S2中航班序列Blist的具体形成过程为：S2-1：根据起飞机场Aport(i)(i＝1,2,…,Nroute)、空域Airspace结构、各航路点位置及飞越时刻，计算序列Blist_ORG内航班从Aport(i)机场起飞(对应于第i条航线)后途经空域Airspace的进入点和航班飞越空域前的飞行时间，分别为进入点p_er(i)(i＝1,2,…,Nroute)、起飞后到达空域进入点所需的时间TA(i)(i＝1,2,…,Nroute)；S2-2：根据航班起飞机场Aport(i)(i＝1,2,…,Nroute)、起飞时刻t_dep_orgij、各航路点位置及飞越时...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐善娥，严勇杰，陈平，董斌，黄吉波，
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