一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法及电子设备技术

本发明专利技术涉及民用航空空中交通管理技术领域，特别是一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法及电子设备。本发明专利技术构建了完备的空中交通静态网络模型以及空中交通动态流量模型；再通过机器学习对流量管理策略进行聚类分析。最后分析待分析飞行流量数据的流量态势与历史流量态势的相似性，推荐具有高相似性的流控策略，为管制员流量管理提供决策支持，从而实现智能化的流量管理策略推荐和制定。极大的减少制定策略的时间，也大大的减少了管制员的工作负荷；同时也增强了管制策略的准确度，保障了控制时间以及控制范围实施在合理的区间，避免了因控制策略不准确而导致的不必要延误以及航班在空中等待的情况，有效的提高了管制员的管控效率。管控效率。管控效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法及电子设备


[0001]本专利技术涉及民用航空空中交通管理
，特别是一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法及电子设备。

技术介绍

[0002]航空运输业在世界经济和社会发展中发挥着重要的推动作用。空管系统作为保障空中交通飞行安全、维护空中交通秩序的复杂系统，面临着巨大的挑战。流量管理利用大数据，对空管部门、机场、航空公司的所有运行数据进行集中分析，为空管决策提供支持。研究流量管理措施并建立流量管理系统是各国流量管理采取的有效措施。
[0003]在过去几十年的时间里，美国、欧洲等相继建设了流量管理系统。美国建设了空中交通管制系统指挥中心(ATCSCC)，监控空中交通管制运行情况，协调解决日常空中交通流量问题。欧洲建设了中央流量管理单元(CFMU)，提升全欧洲流量问题的协调能力和解决力度。中国也正在建立全国流量管理系统和地区级飞行流量系统。与欧美流量管理方法和系统相比，中国飞行流量管理方法与程序与欧美飞行流量管理不同，主要体现在：1.中国飞行流量管理主要由地区级流量管理提出流量管理措施，全国流量管理审批；而欧美流量管理中心是统一制定和发布流量管理措施；2.由于管理方式和掌握信息的不同，中国流量管理措施及参数与欧美流量管理措施不同。
[0004]因此，目前国内外流量管理措施的制定主要依靠流量管理人员的经验进行制定，智能化手段缺乏。随着人工智能和大数据技术的发展，应用智能化的方法提高流量管理效率和合理性，避免人工制定的流量管理措施控制时间太长或者范围太广造成的不必要延误，或控制时间不够造成航班空中等待、管制员工作负荷过大存在的安全隐患。
[0005]所以为了提高飞行流量管理策略制定的智能化和合理性，本专利技术提出了一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法，考虑飞行流量管理场景的相似性，对历史飞行流量态势和场景进行聚类，基于推荐算法推荐飞行流量管理策略。基于聚类的推荐算法既能满足管制规则又符合管制员的管制习惯，为飞行流量管理策略制定提供决策支持。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的人工制定流量管理措施导致的控制时间太长或者范围太广造成的不必要延误，或控制时间不够造成航班空中等待、管制员工作负荷过大存在的安全隐患，提供一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法及电子设备。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法，包括以下步骤：
[0009]S1：获取飞行计划、监视数据、流控数据以及管制规则，构建空中交通静态网络模型；
[0010]S2：根据所述空中交通静态网络模型建立机场、关键航路点的空中交通动态流量
模型，并生成飞行流量数据以及每条所述飞行流量数据的流量和容量变化趋势；
[0011]S3：根据每条所述飞行流量数据的所述流量和容量变化趋势，获取容流不平衡的飞行流量数据，管制员制定流量管理策略，使容流不平衡的所述飞行流量数据达到容流平衡的状态；
[0012]S4：对所述流量管理策略进行预处理和特征提取，再根据提取的特征生成流量管理策略特征集；
[0013]所述流量管理策略的特征包括序号和/或生效日期和/或发布单位和/或受控单位和/或开始时间和/或结束时间和/或持续时间和/或流控点和/或流控值和/或流控原因；
[0014]S5：根据所述流量管理策略特征集的特征对所述流量管理策略特征集进行聚类分析，输出每个所述流量管理策略特征集对应的所述流量管理策略的流量态势；
[0015]所述流量态势包括：持续时间短、流控值小；持续时间长、流控值小；持续时间长、流控值大；持续时间短、流控值大；
[0016]S6：采用因果推荐技术，根据待分析飞行流量数据的流量态势与历史流量态势的相似性，输出推荐的流量管理策略并进行形似度排序。本专利技术基于飞行计划、监视数据、流控数据以及管制规则构建了完备的空中交通静态网络模型，以及空中交通动态流量模型，从而综合反应流量变化态势；再通过机器学习对流量管理策略进行聚类分析，建立典型场景库。最后分析待分析飞行流量数据的流量态势与历史流量态势的相似性，推荐具有高相似性的流控策略，为管制员流量管理提供决策支持，从而实现智能化的流量管理策略推荐和制定。极大的减少制定策略的时间，也大大的减少了管制员的工作负荷；同时也增强了管制策略的准确度，保障了控制时间以及控制范围实施在合理的区间，避免了因控制策略不准确而导致的不必要延误以及航班在空中等待的情况，有效的提高了管制员的管控效率。
[0017]作为本专利技术的优选方案，所述S5的聚类分析包括K均值聚类和/或层次聚类和/或基于密度的聚类。
[0018]作为本专利技术的优选方案，所述S1包括：
[0019]S1
‑
1：获取飞行计划、监视数据、流控数据以及管制规则；所述飞行计划包括每个飞机的起飞机场、航路以及降落机场；
[0020]S1
‑
2：根据所述起飞机场、航路以及所述降落机场建立机场网络层G1(V
d
,V
a
,E1)，；其中，V
d
是起飞机场集合，V
a
是降落机场集合，E1起降机场间的航路点构成的航路串，来源于飞行计划的航路字段；
[0021]S1
‑
3：根据所述监视数据建立机场进场点与机场的关联关系，建立机场进场网络层G2(V
a
,V
e
,E2)；其中，其中，V
a
是到达机场集合，V
e
是进场点集合，所述进场点是管制指挥中区域管制移交给进近管制的点，E2是机场与进场点之间的连线；
[0022]S1
‑
4：根据所述流控数据以及所述管制规则，确定相邻管制区间的流控点、流控点与机场进场点之间的网络层，G3(V
e
,V
c
,E3)；其中，V
e
是进场点集合，V
c
是流控点集合，所述流控点(空中交通流量管理控制点)是相邻两个区域的管制之间移交和限制运行流量的点，E3是流控点与进场点之间的连线；
[0023]S1
‑
5：根据所述流控数据，确定流控点与起飞机场、航路航线之间的网络层，G4(V
c
,V
d
,E4)；其中，V
c
是空中交通流量管理控制点集合，V
d
是起飞机场集合，E4是流控点与起飞机场之间的连线；
[0024]S1
‑
6：根据上述步骤建立的网络层构建空中交通静态网络模型G(V
a
,V
e
,V
c
,V
d
,E1,E2,E3,E4)。
[0025]作为本专利技术的优选方案，所述S2包括：
[0026]S2
‑
1：根据所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取飞行计划、监视数据、流控数据以及管制规则，构建空中交通静态网络模型；S2：根据所述空中交通静态网络模型建立机场、关键航路点的空中交通动态流量模型，并生成飞行流量数据以及每条所述飞行流量数据的流量和容量变化趋势；S3：根据每条所述飞行流量数据的所述流量和容量变化趋势，获取容流不平衡的飞行流量数据，管制员制定流量管理策略，使容流不平衡的所述飞行流量数据达到容流平衡的状态；S4：对所述流量管理策略进行预处理和特征提取，再根据提取的特征生成流量管理策略特征集；所述流量管理策略的特征包括序号和/或生效日期和/或发布单位和/或受控单位和/或开始时间和/或结束时间和/或持续时间和/或流控点和/或流控值和/或流控原因；S5：根据所述流量管理策略特征集的特征对所述流量管理策略特征集进行聚类分析，输出每个所述流量管理策略特征集对应的所述流量管理策略的流量态势；所述流量态势包括：持续时间短、流控值小；持续时间长、流控值小；持续时间长、流控值大；持续时间短、流控值大；S6：采用因果推荐技术，根据待分析飞行流量数据的流量态势与历史流量态势的相似性，输出推荐的流量管理策略并进行形似度排序。2.根据权利要求1所述的一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法，其特征在于，所述S5的聚类分析包括K均值聚类和/或层次聚类和/或基于密度的聚类。3.根据权利要求1所述的一种基于聚类的飞行流量管理策略推荐方法，其特征在于，所述S1包括：S1
‑
1：获取飞行计划、监视数据、流控数据以及管制规则；所述飞行计划包括每个飞机的起飞机场、航路以及降落机场；S1
‑
2：根据所述起飞机场、航路以及所述降落机场建立机场网络层G1(V
d
,V
a
,E1)；其中，V
d
是起飞机场集合，V
a
是降落机场集合，E1起降机场间的航路点构成的航路串；S1
‑
3：根据所述监视数据建立机场进场点与机场的关联关系，建立机场进场网络层G2(V
a
,V
e
,E2)；其中，V
a
是到达机场集合，V
e
是进场点集合，所述进场点是管制指挥中区域管制移交给进近管制的点，E2是机场与进场点之间的连线；S1
‑
4：根据所述流控数据以及所述管制规则，确定相邻管制区间的流控点、流控点与机场进场点之间的网络层，G3(V
e
,V
c
,E3)；其中，V
e
是进场点集合，V
c
是流控点集合，所述流控点是相邻两个区域的管制之间移交和限制运行流量的点，E3是流控点与进场点之间的连线；S1
‑
5：根据所述流控数据，确定流控点与起飞机场、航路航线之间的网络层，G4(V
c
,V
d
,E4)；其中，V
c
是空中交通流量管理控制点集合，V
d
是起飞机场集合，E4是流控点与起飞机场之间的连线；S1
‑
6：根据上述步骤建立的网络层构建空中交通静态网络模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕双回，徐继林，庄壮，姚安其，武喜萍，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：