一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法技术

本发明专利技术公开了一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法，包括：建立航空器燃油流量预测模型；根据航空器燃油流量预测模型获取航空器燃油消耗量；以资源节约、环境友好和旅客满意为目标，根据航空器燃油消耗量建立航空器可持续运营框架；根据航空器可持续运营框架，构建航迹优化策略可持续综合绩效体系；根据实际运行数据计算航迹优化策略可持续综合绩效体系中各绩效指标对应的绩效值；根据各绩效指标对应的绩效值和权重系数计算综合绩效值；根据综合绩效值对航空器航迹优化策略进行评估。本发明专利技术有利于统筹包括航空公司、旅客群体和生态环境各个主体在内的整体社会效益，为更全面的航空器航迹优化和综合绩效评估奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法
本专利技术属于民航运行效能评估领域，具体涉及一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法。
技术介绍
近年来，作为全球交通运输的重要一环，航空运输业迅猛发展，其运行效率一直是人们关注的焦点。在实际生产运行中，航空器航迹是航空运输承运人提供的位移产品的有形载体，同时也是空中交通管制部门引导服务的最终体现。在“可持续运输”理念的要求下，通过有效、完善的航迹优化策略，可从运行层面提升航空公司运行效率，促进民航行业可持续发展，提升社会整体效益。合理、完善的绩效评估方法是确保优化航迹优化策略有效的关键。目前，针对航空器航迹优化策略绩效评估尚未有专门的研究和系统的方法，仅在航迹优化研究的目标体系中有所涉及。一直以来，学者们始终致力于航空器航迹优化研究，在此过程中关注的绩效目标也逐渐扩展：早期的航迹优化目标主要考虑包括燃油成本和时间成本在内的经济指标，以获取可观的运营收益；随着全球生态环境治理进程的推进，环保目标逐渐引起学者们的重视，通过减小航空器运行过程中的温室气体排放和凝结尾生成，实现了航空器绿色航迹优化。作为第三产业，航空运输的业务发展与经济效益来源于旅客满意，尤其是在行业内外日益激烈的竞争下，我国民航发展需要更加全面的可持续运营框架，由于旅客满意产生的市场绩效，也应被纳入航空器航迹优化策略综合绩效体系中，但是，当下国内外对于该部分的研究尚为空白。因此，现有技术的不足体现在：没有关注到由于旅客满意产生的市场绩效，尚未形成全面的航空器可持续运营框架和系统的航迹优化策略可持续综合绩效评估方法。
技术实现思路
针对以上不足，本专利技术的目的在于提供一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法，以解决现有航空器可持续运营框架不够全面的技术问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法，所述方法包括：根据航空器实际运行大数据，建立航空器燃油流量预测模型；根据航空器燃油流量预测模型获取航空器燃油消耗量；以资源节约、环境友好和旅客满意为目标，根据航空器燃油消耗量建立航空器可持续运营框架；根据航空器可持续运营框架，构建航迹优化策略可持续综合绩效体系；根据实际运行数据计算航迹优化策略可持续综合绩效体系中各绩效指标对应的绩效值；根据各绩效指标对应的绩效值和权重系数计算综合绩效值；根据综合绩效值对航空器航迹优化策略进行评估。进一步的，所述航空器燃油流量预测模型的建立方法包括：获取航空器实际运行大数据，包括航空器实际运行过程中各时刻点的所在经度、纬度、飞行高度、速度、爬升率、大气风向、风速及相应的燃油流量序列；将航空器实际运行大数据按照起飞、巡航、下降的飞行阶段进行划分，形成不同样本集；针对不同样本集，以各时刻飞行高度、速度、爬升率、大气风向、风速为特征值，以相应的燃油流量为拟合对象，使用全局优化算法，获取各个飞行阶段内的最优拟合关系，形成起飞、巡航、下降阶段的航空器燃油流量预测模型。进一步的，所述航空器燃油消耗量的获取方法包括：获取航路上高空探空气象数据和航路点位置信息；通过空间插值方法获取航路上不同航路点的预计气象条件；将航迹策略和预计气象条件，输入至分阶段的航空器燃油流量预测模型，获取航迹策略不同飞行阶段的燃油流量序列；根据不同飞行阶段的燃油流量序列获取航空器航迹策略燃油消耗量。进一步的，所述航空器航迹策略燃油消耗量的计算公式为：其中，FC为航空器航迹策略燃油消耗量，Tl、Tc和Td分别为爬升、巡航和下降阶段的运行时长，FFRl(t)、FFRc(t)和FFRd(t)分别为爬升、巡航和下降阶段的航空器燃油消耗序列。进一步的，以资源节约为目标包括燃油成本和时间成本的控制；所述燃油成本和时间成本的计算方法为：CostFuel＝CF·FCTf＝Tl+Tc+Td其中：Costfuel为燃油成本，Costtime为时间成本，CF和CT分别为燃油成本系数和时间成本系数，Tf为飞行总时长，FC为航空器航迹策略燃油消耗量；Tl、Tc和Td分别为爬升、巡航和下降阶段的运行时长；以环境友好为目标包括CO2、NOx排放和凝结尾生成造成的等效温变成本的控制：所述等效温变成本的计算方法为：Costenv(H)＝ECK(H)·TC(H)其中，H为度量时间尺度，TC(H)为航空器运行污染物排放在H时间尺度下造成的全球地表温度变化，和AGTPCon(H)分别为CO2、NOx和凝结尾在H时间尺度下的绝对瞬时温变潜势；ECK(H)为H时间尺度下的单位温变成本，SCC为国际社会碳排放成本，Costenv(H)为H时间尺度下航空器运行污染物排放造成总等效温变成本；为航空器运行过程中的CO2排放量，为NOx排放量，LCon为生成的凝结尾长度；所述CO2排放量、NOx排放量和生成的凝结尾长度的计算方法为：其中，为相应机型航空器的CO2排放指数；和分别为爬升、巡航和下降阶段各时刻的NOx排放指数；V(t)和tcon分别为在凝结尾生成区域的飞行真空速和运行时长；以旅客满意为目标包括由旅客满意提升产生的航线市场前景收益的控制。进一步的，所述航线市场前景收益的获取方法包括：获取航迹策略产生的旅客情绪增长和衰减强度；根据旅客情绪增长和衰减强度构建旅客满意动力学变化模型；根据前景理论和旅客满意动力学变化模型构建基于旅客满意变化量的价值函数和权重函数；根据价值函数和权重函数计算旅客满意累积前景值及航线市场前景收益。进一步的，所述旅客情绪增长和衰减强度的计算公式为；ΔTf＝Tf*-Tf0其中，ΔTf为经过航迹优化策略后的运行时长变化量，Tf0和Tf*分别为优化前后的运行时长；Eg和Ed分别为旅客情绪增长和衰减的强度；E0为初始情绪强度，λ和ρ分别为场合调节因子和情绪调节因子，PNr为情绪扰动因子。进一步的，所述旅客满意动力学变化模型为：ΔE＝Eg-Ed其中，ΔE为旅客情绪净增量；ΔS为旅客满意变化量。所述价值函数和权重函数为：其中，v(ΔS)为旅客满意价值函数，α、β分别为在满意度增加和减少情况下绝对价值的边际递减程度，θ为损失规避因子，π(p)为决策权重函数，p为旅客情绪受时间影响的概率，γ和δ分别为在满意度增加和减少情况下的权重偏差因子。进一步的，所述旅客满意累积前景值及航线市场前景收益的计算公式为：EP＝CEV·fare其中，CEV为航班上所有旅客满意变化的累积前景值，i为旅客编号，n为航班旅客总人数，pi和ΔSi分别为第i个旅客的情绪影响概率和满意变化量，π(pi)和ν(ΔSi)分别为第i个旅客的决策本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据航空器实际运行大数据，建立航空器燃油流量预测模型；/n根据航空器燃油流量预测模型获取航空器燃油消耗量；/n以资源节约、环境友好和旅客满意为目标，根据航空器燃油消耗量建立航空器可持续运营框架；/n根据航空器可持续运营框架，构建航迹优化策略可持续综合绩效体系；/n根据实际运行数据计算航迹优化策略可持续综合绩效体系中各绩效指标对应的绩效值；/n根据各绩效指标对应的绩效值和权重系数计算综合绩效值；/n根据综合绩效值对航空器航迹优化策略进行评估。/n

【技术特征摘要】
1.一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法，其特征在于，所述方法包括：
根据航空器实际运行大数据，建立航空器燃油流量预测模型；
根据航空器燃油流量预测模型获取航空器燃油消耗量；
以资源节约、环境友好和旅客满意为目标，根据航空器燃油消耗量建立航空器可持续运营框架；
根据航空器可持续运营框架，构建航迹优化策略可持续综合绩效体系；
根据实际运行数据计算航迹优化策略可持续综合绩效体系中各绩效指标对应的绩效值；
根据各绩效指标对应的绩效值和权重系数计算综合绩效值；
根据综合绩效值对航空器航迹优化策略进行评估。


2.根据权利要求1所述的一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法，其特征在于，所述航空器燃油流量预测模型的建立方法包括：
获取航空器实际运行大数据，包括航空器实际运行过程中各时刻点的所在经度、纬度、飞行高度、速度、爬升率、大气风向、风速及相应的燃油流量序列；
将航空器实际运行大数据按照起飞、巡航、下降的飞行阶段进行划分，形成不同样本集；
针对不同样本集，以各时刻飞行高度、速度、爬升率、大气风向、风速为特征值，以相应的燃油流量为拟合对象，使用全局优化算法，获取各个飞行阶段内的最优拟合关系，形成起飞、巡航、下降阶段的航空器燃油流量预测模型。


3.根据权利要求2所述的一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法，其特征在于，所述航空器燃油消耗量的获取方法包括：
获取航路上高空探空气象数据和航路点位置信息；
通过空间插值方法获取航路上不同航路点的预计气象条件；
将航迹策略和预计气象条件，输入至分阶段的航空器燃油流量预测模型，获取航迹策略不同飞行阶段的燃油流量序列；
根据不同飞行阶段的燃油流量序列获取航空器航迹策略燃油消耗量。


4.根据权利要求3所述的一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法，其特征在于，所述航空器航迹策略燃油消耗量的计算公式为：



其中，FC为航空器航迹策略燃油消耗量，Tl、Tc和Td分别为爬升、巡航和下降阶段的运行时长，FFRl(t)、FFRc(t)和FFRd(t)分别为爬升、巡航和下降阶段的航空器燃油消耗序列。


5.根据权利要求1所述的一种航空器航迹优化策略可持续综合绩效评估方法，其特征在于，以资源节约为目标包括燃油成本和时间成本的控制；
所述燃油成本和时间成本的计算方法为：
CostFuel＝CF·FC



Tf＝Tl+Tc+Td
其中：Costfuel为燃油成本，Costtime为时间成本，CF和CT分别为燃油成本系数和时间成本系数，Tf为飞行总时长，FC为航空器航迹策略燃油消耗量；Tl、Tc和Td分别为爬升、巡航和下降阶段的运行时长；
以环境友好为目标包括CO2、NOx排放和凝结尾生成造成的等效温变成本的控制：
所述等效温变成本的计算方法为：






Costenv(H)＝ECK(H)·TC(H)
其中，H为度量时间尺度，TC(H)为航空器运行污染物排放在H时间尺度下造成的全球地表温度变化，和AGTPCon(H)分别为CO2、NOx和凝结尾在H时间尺度下的绝对瞬时温变潜势；ECK(H)为H时间尺度下的单位温变成本，SCC为国际社会碳排放成本，Costenv(H)为H时间尺度下航空器运行污染物排放造成总等效温变成本；为航空器运行过程中的CO2排放量，为NOx排放量，LCon为生成的凝结尾长度；
所述CO2排放量、NOx排放量和生成的凝结尾长度的计算方法为：

【专利技术属性】
技术研发人员：马丽娜，田勇，叶博嘉，王倩，郝安敏，徐灿，梁满佳，
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