基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法及系统，方法包括：进行航班4D轨迹预测；根据强制性跑道分配规则，筛选出满足运行条件的可用跑道；设置跑道降落容量、航班延误阈值、跑道平衡固定点以及在固定点的跑道流量平衡比例；根据所述航班4D轨迹预测得到的航班预计降落时间及预计过点时间，计算空中固定点和跑道固定点在统计单位时间内的航班流量；基于跑道流量平衡策略，进行最优跑道分配计算。本发明专利技术利用航班计划信息和4D轨迹预测信息，同时考虑强制性跑道分配规则以及航班在各跑道上的流量预测信息，进行基于流量平衡分析的降落跑道智能分配，实现跑道流量和管制员负荷的有效平衡，提升跑道时隙资源利用率。用率。用率。

【技术实现步骤摘要】
基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法及系统


[0001]本专利技术属于民航空中交通进港流量管理领域，具体涉及一种基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法及系统。

技术介绍

[0002]目前在欧洲和中国的进港管理系统(简称AMAN系统)中，常用的两种跑道分配方法包括强制性跑道分配策略和非强制性跑道分配策略。强制性跑道分配策略包括机型、停机位、航空公司、尾流等匹配条件；非强制跑道分配策略包括最早着陆策略、空中防交叉策略以及最早入位策略，其中最早着陆策略的主要目的是减少航空器空中飞行时间；空中防交叉策略的主要目的是减少航空器飞行冲突；最早入位策略的主要目的是使航空器尽早到达停机位。非强制性跑道分配策略主要是用于进一步筛选满足强制性分配策略的多条跑道。
[0003]现有的跑道分配方法考虑的因素较为单一，只是单独从减少空中飞行时间、减少航空器飞行冲突、或使航空器尽早到达停机位的一个角度进行跑道分配，在进港航班流量较大时，并不能较好的平衡跑道上的航班流量，导致了一部分跑道上的流量较多，而另一部分跑道上的流量较少的问题，难以有效的平衡管制员工作负荷，跑道时隙资源的利用率有待提升。
[0004]随着我国民航事业的迅猛发展以及航班起降架次的持续增加，众多机场原有的单跑道容量早已难以支撑高速增长的航班流量，近年来，越来越多的机场扩建跑道，跨入多跑道机场的行列。在多跑道运行模型下，如何更加高效的利用跑道时隙资源，平衡管制员负荷，是目前亟待解决的一个难题。

技术实现思路

[0005]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流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法及系统，本专利技术利用航班计划信息和4D轨迹预测信息，同时考虑强制性跑道分配规则以及航班在各跑道上的流量预测信息，进行基于流量平衡分析的降落跑道智能分配，实现跑道流量和管制员负荷的有效平衡，提升跑道时隙资源利用率。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]本专利技术的一种基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法，步骤如下：
[0008]1)进行航班4D轨迹预测，得到航班预计降落时间，并判断系统当前时间是否处于航班预计降落时间前VSP时间范围内，若处于，则启动跑道分配，进入步骤2)；若不处于，则暂不启动跑道分配；
[0009]2)根据强制性跑道分配规则，筛选出满足运行条件的可用跑道；
[0010]3)设置跑道降落容量、航班延误阈值、跑道平衡固定点以及在固定点的跑道流量平衡比例；
[0011]4)固定点的航班流量预测计算：根据所述航班4D轨迹预测得到的航班预计降落时间及预计过点时间，计算空中固定点和跑道固定点在统计单位时间内的航班流量；
[0012]5)基于跑道流量平衡策略，进行最优跑道分配计算。
[0013]进一步地，所述步骤1)具体包括：
[0014]11)航班4D轨迹预测：进港管理系统的4D预测单元，基于飞行性能参数、航线点、起飞/降落机场、起飞/降落机场标高、请求高度、巡航高度、巡航速度、管制指令高度、高空风和实时监视数据修正信息，对航班的4D飞行轨迹进行预测，得到航班的预测降落时间以及途径的每个航路点的预测过点时间；
[0015]12)判断系统当前时间是否处于航班预计降落时间前VSP时间范围内；
[0016]若系统当前时间未处于航班预计降落时间前VSP时间范围内，则暂不进行跑道分配；
[0017]若系统当前时间处于航班预计降落时间前VSP时间范围内，则进入步骤2)。
[0018]进一步地，所述步骤2)具体包括：
[0019]21)筛选可用跑道需要设置跑道分配需要满足的强制性规则，属性包括到达机场、进港点、航空公司、机型、停机位；在筛选航班可用的降落跑道时，依次判断该航班的各个属性是否满足各跑道强制性规则中对应的属性，当航班满足某条跑道强制性规则中的所有属性，则该条跑道即为该航班的一条可用跑道；当航班满足多条跑道强制性规则中的所用属性，则表明该航班有多条可用跑道；
[0020]22)判断航班可用跑道的数量，当可用跑道的数量大于1时，进入步骤3)；当可用跑道的数量等于1时，则该条可用跑道即为航班的降落跑道，结束跑道分配；当可用跑道的数量等于0时，则表示无法自动分配出航班的降落跑道，进行告警提示，人工干预处理。
[0021]进一步地，所述步骤3)具体包括：
[0022]31)跑道降落容量设置：设定跑道在不同时段的降落容量值，时间粒度可设置为1小时、30分钟或15分钟；跑道降落容量指在一定时间内，机场各个跑道能够接受的进场航空器数量；当一条跑道的降落容量饱和时，则优先将航班分配至降落容量不饱和的跑道上；
[0023]32)航班延误阈值设置：设定一个航班的延误阈值，在进行跑道分配时，优先选用航班的预测延误值小于延误阈值的跑道，当所有跑道对应的航班预测延误值均大于延误阈值时，则选用超过航班延误阈值最小的跑道；
[0024]33)跑道平衡固定点设置：跑道平衡固定点指与跑道一一对应的航路点或跑道着陆点，跑道平衡固定点的预测航班流量表征未来一定时间段内各个跑道上的管制负荷，根据在固定点处设定的流量平衡比例，进行航班的降落跑道优化分配，达到平衡管制负荷的目的；
[0025]若固定点选取在终端/进近管制区中，则选择空中与跑道一一对应的航路点包含但不限于中间进近定位点、最后进近定位点作为空中的跑道流量平衡固定点；
[0026]若固定点选取在跑道上，选择跑道的着陆点作为跑道上的流量平衡固定点；
[0027]34)跑道流量平衡比例设置：根据跑道平衡固定点的设置规则，跑道与选用的固定点一一对应，跑道平衡固定点的数量与跑道的数量相同；任意两个固定点的流量比可设置为：M:N，其中M,N为设定的常数。
[0028]进一步地，所述步骤4)具体为：
[0029]41)空中固定点的流量预测：空中固定点的流量指统计单位时间内通过固定点的航班流量，所述统计单位时间指自然时间段，时间粒度可设置1小时、30分钟或15分钟，流量
预测的时间粒度与容量设置的时间粒度保持一致，以进行容流平衡分析；根据进港管理系统4D预测单元计算的航班预计过航路点时间，判断该航班经过空中固定点的预计过点时间所在的统计时间区间，将该航班记为该空中固定点在该统计时间区间内的一个航班量，预计过航路点时间(这里的航路点特指设置的空中固定点)在某统计时间内的航班总量即为该固定点在该统计时间内的航班流量；
[0030]42)跑道固定点的流量预测：跑道固定点选取在跑道的着陆点，跑道平衡固定点的流量指统计单位时间内从机场降落的航班流量；根据进港管理系统4D预测单元计算得到的航班预计降落时间，判断该航班的预计降落时间所在的统计时间区间，将该航班记为该跑道固定点在该统计时间区间内的一个航班量，预计降落时间在某统计时间内的航班总量即为该跑道固定点在该统计时间内的航班流量。
[0031]进一步地，所述步骤5)中的跑道流量平衡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法，其特征在于，步骤如下：1)进行航班4D轨迹预测，得到航班预计降落时间，并判断系统当前时间是否处于航班预计降落时间前VSP时间范围内，若处于，则启动跑道分配，进入步骤2)；若不处于，则暂不启动跑道分配；2)根据强制性跑道分配规则，筛选出满足运行条件的可用跑道；3)设置跑道降落容量、航班延误阈值、跑道平衡固定点以及在固定点的跑道流量平衡比例；4)根据所述航班4D轨迹预测得到的航班预计降落时间及预计过点时间，计算空中固定点和跑道固定点在统计单位时间内的航班流量；5)基于跑道流量平衡策略，进行最优跑道分配计算。2.根据权利要求1所述的基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：11)航班4D轨迹预测：进港管理系统的4D预测单元，基于飞行性能参数、航线点、起飞/降落机场、起飞/降落机场标高、请求高度、巡航高度、巡航速度、管制指令高度、高空风和实时监视数据修正信息，对航班的4D飞行轨迹进行预测，得到航班的预测降落时间以及途径的每个航路点的预测过点时间；12)判断系统当前时间是否处于航班预计降落时间前VSP时间范围内；若系统当前时间未处于航班预计降落时间前VSP时间范围内，则暂不进行跑道分配；若系统当前时间处于航班预计降落时间前VSP时间范围内，则进入步骤2)。3.根据权利要求1所述的基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：21)筛选可用跑道需要设置跑道分配需要满足的强制性规则，属性包括到达机场、进港点、航空公司、机型、停机位；在筛选航班可用的降落跑道时，依次判断该航班的各个属性是否满足各跑道强制性规则中对应的属性，当航班满足某条跑道强制性规则中的所有属性，则该条跑道即为该航班的一条可用跑道；当航班满足多条跑道强制性规则中的所用属性，则表明该航班有多条可用跑道；22)判断航班可用跑道的数量，当可用跑道的数量大于1时，进入步骤3)；当可用跑道的数量等于1时，则该条可用跑道即为航班的降落跑道，结束跑道分配；当可用跑道的数量等于0时，则表示无法自动分配出航班的降落跑道，进行告警提示，人工干预处理。4.根据权利要求1所述的基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：31)跑道降落容量设置：设定跑道在不同时段的降落容量值，时间粒度可设置为1小时、30分钟或15分钟；跑道降落容量指在一定时间内，机场各个跑道能够接受的进场航空器数量；当一条跑道的降落容量饱和时，则优先将航班分配至降落容量不饱和的跑道上；32)航班延误阈值设置：设定一个航班的延误阈值，在进行跑道分配时，优先选用航班的预测延误值小于延误阈值的跑道，当所有跑道对应的航班预测延误值均大于延误阈值时，则选用超过航班延误阈值最小的跑道；33)跑道平衡固定点设置：跑道平衡固定点指与跑道一一对应的航路点或跑道着陆点，跑道平衡固定点的预测航班流量表征未来一定时间段内各个跑道上的管制负荷，根据在固
定点处设定的流量平衡比例，进行航班的降落跑道优化分配，达到平衡管制负荷的目的；若固定点选取在终端/进近管制区中，则选择空中与跑道一一对应的航路点包含但不限于中间进近定位点、最后进近定位点作为空中的跑道流量平衡固定点；若固定点选取在跑道上，选择跑道的着陆点作为跑道上的流量平衡固定点；34)跑道流量平衡比例设置：根据跑道平衡固定点的设置规则，跑道与选用的固定点一一对应，跑道平衡固定点的数量与跑道的数量相同；任意两个固定点的流量比可设置为：M:N，其中M,N为设定的常数。5.根据权利要求1所述的基于流量数据平衡分析的降落跑道智能分配方法，其特征在于，所述步骤4)具体为：41)空中固定点的流量预测：空中固定点的流量指统计单位时间内通过固定点的航班流量，所述统计单位时间指自然时间段...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔明星，何亮，鲍科广，靳学梅，胥宝新，黄琰，陈刚，陈勇勇，李洁，林荆荆，
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：