基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法，基于轨迹预测和基础数据的一致性，建立不同的跑道分配策略：空中防交叉、最早计算降落至跑道、最早计算滑行至停机位，分配降落跑道和进场程序并重新计算航班预计降落时间，基于预计降落时间，在考虑跑道限制、测量点限制等因素的情况下，使航班延误在不同延误消耗策略下进行最优解计算航班降落时间、计算过外区移交点时间、计算过进港点时间、计算过测量点时间，用以缓解进港航班在进近区域的交通拥堵情况，提升进港航班上下游管制单位的整体运行效率。

【技术实现步骤摘要】
基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法
本专利技术属于进场管理
，具体指代一种基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法。
技术介绍
航班进港排序是提高终端机场吞吐量、减少能源消耗、减少航班延误的有效措施，在优化航班终端管理体制中发挥重要作用。面对越来越复杂、多元化的航空发展形式，国内外专家学者对优化进港排序问题的研究在逐步深入，呈现百家争鸣的状态，但是纵观其结果，主要针对单跑道，单目标进行研究。随着计算机技术的不断发展，飞机进港排序应该实现质的飞跃，实现多目标动态分配跑道的规划模式，针对不同的交通流情形按照空中防交叉、最早计算降落至跑道、最早计算滑行至停机位的算法计算得出跑道分配和进场程序分配的最优解。当前实际指挥流程中，管制员参考自动化系统分配跑道拥有很多局限性，已不能适应当前管制的前瞻性和便捷性要求。第一，由于自动化系统设置跑道运行模式是基于当前时间设置，分配出的跑道和进场程序未考虑航班预计降落时间，导致管制员人工干预频率较高。第二，自动化系统分配跑道未考虑当前航班架次和管制指挥压力，在双跑道乃至多跑道运行模式下管制员指挥压力倍增，增加燃油消耗和航班延误，加大了航空公司的运营成本。
技术实现思路
针对于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法，以解决现有技术中进场管制过程中的跑道分配和尽可能较少航班总延误问题。本专利技术基于轨迹预测和基础数据的一致性，建立不同的跑道分配策略(空中防交叉、最早计算降落至跑道、最早计算滑行至停机位)，分配降落跑道和进场程序并重新计算航班预计降落时间，基于预计降落时间，在考虑跑道限制、测量点限制等因素的情况下，使航班延误在不同延误消耗策略下进行最优解计算航班降落时间、计算过外区移交点时间、计算过进港点时间、计算过测量点时间，用以缓解进港航班在进近区域的交通拥堵情况，提升进港航班上下游管制单位的整体运行效率。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术的一种基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法，步骤如下：1)在航班实际起飞或雷达相关后，对航班航路的四维航迹过点时间进行预测计算，计算出航班预计过外区移交点时间ETO_BF、预计过移交点时间ETO_FF、预计降落时间ETA；2)根据航班所属优先级与上述预测得到的预计降落时间ETA进行初始排序，按照优先级从高至低，同等优先级先到先服务的原则，形成原始次序；依据在线设置跑道运行模式、跑道分配规则以及不同的跑道分配策略计算出航班的降落跑道，同时得出预计降落时间ELDT，考虑跑道限制计算航班的计算降落时间CLDT；根据计算降落时间CLDT和预计降落时间ELDT之差得出航班跑道延误；3)根据离线配置航班测量点的分配规则，为航班分配测量点；依据四维航迹预测的预计过测量点时间ETO_MF，考虑测量点限制计算航班的计算过测量点时间CTO_MF；根据计算过测量点时间CTO_MF和预计过测量点时间ETO_MF之差可计算得出航班在测量点延误；4)根据航班在跑道延误和测量点延误之差计算进港航班在测量点与跑道内的延误，在保证航班跑道延误最小化的前提下，同时满足测量点与跑道限制以及测量点与跑道之间可吸纳延误重新计算计算降落时间CLDT和计算过测量点时间CTO_MF，同时计算得出计算过外区移交点时间CTO_BF和计算过进港点时间CTO_FF；计算得出航班的模式；5)依据当前排序分配的跑道和标准进场程序更新进港点至跑道的航路以及预计过点时间，重新计算预计降落时间ETA，依据上述重新计算得到的ETA重新更新次序；然后返回步骤1)循环计算，并根据当前实时的交通流优化航班的跑道分配。进一步地，所述步骤1)具体包括：在航班计划与雷达相关后，进场管理系统基于航空器性能参数、航线点、起飞/到达机场、起飞/到达机场标高、请求高度、巡航高度、请求速度、脱机定义的飞机性能、高空风、雷达实时修正信息和离线设置的飞行计划航路点时间的经验数据，对航班的四维飞行轨迹进行推算，预测航班飞越各航路点的过点速度、过点高度、过点时间、所属管制区和所属航路；在预测的各航路点数据中包含移交点以及汇聚点需排序计算的航路点，由此得出预计过外区移交点时间ETO_BF、预计过移交点时间ETO_FF、预计降落时间ETA以及其他预计过航路点时间ETO。进一步地，所述步骤2)具体包括：根据航班属性信息判定航班优先级，分为高优先级和低优先级，所述高优先级包括：特殊二次代码航班、专机航班、要客航班、人工修改航班计算降落时间CLDT、人工修改航班计算过测量点时间CTO_MF、人工提升航班优先级；其他航班均为低优先级；初次排序时，按照优先级从高至低依次排序，同等优先级的航班遵循四维航迹预测的预计降落时间ETA先到先服务的原则排序。进一步地，所述步骤2)中航班依据在线设置的跑道分配策略为航班分配降落跑道，同时根据在线设置的标准进场程序分配基准为航班分配标准进场程序；根据四维航迹预测预计过移交点时间ETO_FF与定义的从进港点至跑道飞行时长计算航班的预计降落时间ELDT，从飞行计划中解析的预计过移交点时间ETO_FF来计算的预计降落时间ELDT，分两种不同模式：a)对于已分配跑道的航班，ETO_FF用来计算ELDT：ELDT＝ETO_FF+TTG(1)b)对于没有跑道分配的航班，ETO_FF用来计算一个TELDT(临时性ELDT)：TELDT＝ETO_FF+TTGmin+K*Δ(TTG)(2)其中，TTGmin表示所有可能跑道的TTGs的最小值，K表示超越调节系数，Δ(TTG)表示给定航班的不同TTG的差值。进一步地，所述跑道限制包括：尾流间隔、管制跑道间隔、跑道关闭、跑道相关性间隔、跑道容量、跑道预留时隙。进一步地，所述测量点限制包括：测量点间隔、测量点预留时隙。进一步地，所述步骤3)具体包括：测量点是设置过航路点间隔限制，用于测量计算某进港方向的流量速率的航路点；排序计算依据离线配置的测量点分配规则为航班分配测量点；根据航班航路中由外区移交点至进港点，以及从进港点至跑道这段航路中可配置测量点优先次序；测量点定义在区管对应航路或进近对应航路或者进港点处，当航班判定测量点后需要在测量点根据四维航迹预测预计过测量点时间ETO_MF的计算航班计算过测量点时间CTO_MF。进一步地，所述步骤3)具体还包括：根据航班预计过测量点时间ETO_MF综合测量点限制计算航班计算过测量点时间CTO_MF，测量点限制包括：测量点间隔：定义相同测量点的相邻航班飞越测量点应保持的最小间距，进港管理系统在线设置机场测量点间隔，飞越该航路点上每一架降落至管制机场的航班，必须满足该测量点间隔，测量点间隔为管制实际指挥中根据进港容流需求设置的管制间隔；测量点预留时隙：在指定的测量点插入一段时隙，禁止进港航班在该时隙内飞越测量点，通过测量点管理航班间的特定间隔，延迟飞越测量点的特定进港航班流量，给其他进港航班流量提升优先级；在测量点周本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法，其特征在于，步骤如下：/n1)在航班实际起飞或雷达相关后，对航班航路的四维航迹过点时间进行预测计算，计算出航班预计过外区移交点时间ETO_BF、预计过移交点时间ETO_FF、预计降落时间ETA；/n2)根据航班所属优先级与上述预测得到的预计降落时间ETA进行初始排序，按照优先级从高至低，同等优先级先到先服务的原则，形成原始次序；依据在线设置跑道运行模式、跑道分配规则以及不同的跑道分配策略计算出航班的降落跑道，同时得出预计降落时间ELDT；根据计算降落时间CLDT和预计降落时间ELDT之差得出航班跑道延误；/n3)根据离线配置航班测量点的分配规则，为航班分配测量点；依据四维航迹预测的预计过测量点时间ETO_MF，考虑测量点限制计算航班的计算过测量点时间CTO_MF；根据计算过测量点时间CTO_MF和预计过测量点时间ETO_MF之差可计算得出航班在测量点延误；/n4)根据航班在跑道延误和测量点延误之差计算进港航班在测量点与跑道内的延误，在保证航班跑道延误最小化的前提下，同时满足测量点与跑道限制以及测量点与跑道之间可吸纳延误重新计算计算降落时间CLDT和计算过测量点时间CTO_MF，同时计算得出计算过外区移交点时间CTO_BF和计算过进港点时间CTO_FF；计算得出航班的模式；/n5)依据当前排序分配的跑道和标准进场程序更新进港点至跑道的航路以及预计过点时间，重新计算预计降落时间ETA，依据上述重新计算得到的ETA重新更新次序；然后返回步骤1)循环计算，并根据当前实时的交通流优化航班的跑道分配。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法，其特征在于，步骤如下：
1)在航班实际起飞或雷达相关后，对航班航路的四维航迹过点时间进行预测计算，计算出航班预计过外区移交点时间ETO_BF、预计过移交点时间ETO_FF、预计降落时间ETA；
2)根据航班所属优先级与上述预测得到的预计降落时间ETA进行初始排序，按照优先级从高至低，同等优先级先到先服务的原则，形成原始次序；依据在线设置跑道运行模式、跑道分配规则以及不同的跑道分配策略计算出航班的降落跑道，同时得出预计降落时间ELDT；根据计算降落时间CLDT和预计降落时间ELDT之差得出航班跑道延误；
3)根据离线配置航班测量点的分配规则，为航班分配测量点；依据四维航迹预测的预计过测量点时间ETO_MF，考虑测量点限制计算航班的计算过测量点时间CTO_MF；根据计算过测量点时间CTO_MF和预计过测量点时间ETO_MF之差可计算得出航班在测量点延误；
4)根据航班在跑道延误和测量点延误之差计算进港航班在测量点与跑道内的延误，在保证航班跑道延误最小化的前提下，同时满足测量点与跑道限制以及测量点与跑道之间可吸纳延误重新计算计算降落时间CLDT和计算过测量点时间CTO_MF，同时计算得出计算过外区移交点时间CTO_BF和计算过进港点时间CTO_FF；计算得出航班的模式；
5)依据当前排序分配的跑道和标准进场程序更新进港点至跑道的航路以及预计过点时间，重新计算预计降落时间ETA，依据上述重新计算得到的ETA重新更新次序；然后返回步骤1)循环计算，并根据当前实时的交通流优化航班的跑道分配。


2.根据权利要求1所述的基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：在航班计划与雷达相关后，进场管理系统基于航空器性能参数、航线点、起飞/到达机场、起飞/到达机场标高、请求高度、巡航高度、请求速度、脱机定义的飞机性能、高空风、雷达实时修正信息和离线设置的飞行计划航路点时间的经验数据，对航班的四维飞行轨迹进行推算，预测航班飞越各航路点的过点速度、过点高度、过点时间、所属管制区和所属航路；在预测的各航路点数据中包含移交点以及汇聚点需排序计算的航路点，由此得出预计过外区移交点时间ETO_BF、预计过移交点时间ETO_FF、预计降落时间ETA以及其他预计过航路点时间ETO。


3.根据权利要求1所述的基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：根据航班属性信息判定航班优先级，分为高优先级和低优先级，所述高优先级包括：特殊二次代码航班、专机航班、要客航班、人工修改航班计算降落时间CLDT、人工修改航班计算过测量点时间CTO_MF、人工提升航班优先级；其他航班均为低优先级；初次排序时，按照优先级从高至低依次排序，同等优先级的航班遵循四维航迹预测的预计降落时间ETA先到先服务的原则排序。


4.根据权利要求1所述的基于多目标动态分配跑道的进场多约束排序计算方法，其特征在于，所述步骤2)中航班依据在线设置的跑道分配策略为航班分配降落跑道，同时根据在线设置的标准进场程序分配基准为航班分配标准进场程序；根据四维航迹预测预计过移交点时间ETO_FF与定义的从进港点至跑道飞行时长计算航班的预计降落时间ELDT，从飞...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁超，鲍科广，曹苏苏，李洁，何亮，庄嘉祥，靳雪梅，
申请(专利权)人：南京莱斯信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32