一种评估实际运行的航空器五边间隔方法技术

本发明专利技术公开一种评估实际运行的航空器五边间隔方法，步骤是：获取航空器轨迹数据，并进行解析和预处理；进行总体五边间隔分析，包括描述性统计和推论性统计；构建时间窗，并基于构建的时间窗定义交通压力，对不同交通压力的五边间隔进行分析，分为静态五边间隔分析和动态五边间隔分析；对照管制员值班数据，进一步细化不同交通压力下的五边间隔数据，进行不同管制员的五边间隔分析，分为静态五边间隔分析和动态五边间隔分析。和动态五边间隔分析。和动态五边间隔分析。

【技术实现步骤摘要】
一种评估实际运行的航空器五边间隔方法


[0001]本专利技术属于民用航空器空中交通管理
，具体的为一种评估实际运行的航空器五边间隔方法。

技术介绍

[0002]随着民航运输需求不断增加，有限空域资源所承载的交通压力越来越大，特别是终端区和机场，过于保守的五边间隔，成为限制终端区以及机场容量的主要因素，带来航班延误、环境污染、空域浪费等众多问题。因此，在保证安全的前提下缩减尾流间隔成为越来越多学者研究的方向，由此开发出了许多尾流缩减方法，以达到容量提升的需求和五边精细化管控的诉求。
[0003]尾流缩减方法主要分为消除或缓解尾流影响和避免或容忍尾流影响两大类。因为消除或缓解尾流影响方法局限性较为明显，一方面尾流的消散与输运主要受天气(如风、大气分层、湍流等)因素的影响；另一方面由于尾流产生原理导致无法从根本上消除其影响，而且这种从航空器设计角度实现尾流消除或缓解的方法，往往是以牺牲其他飞行性能为代价。国内外尾流间隔缩减的研究方向主要为避免或容忍尾流影响，其实现途径有2类，一类是偏置进近程序，着重于后机避开前机的尾流影响区域；另一类是动态尾流预测模型，致力于将前机尾流对后机的影响控制在可容忍的范围内，其包含两个核心的子模型：尾流产生与演变子模型和尾流遭遇与响应子模型。尾流产生与演变子模型设计的主要目的在于将尾流看作产生的航空器以及邻近环境的函数，描述其从近到远的基本特点。尾流遭遇与响应子模型设计的主要目的在于评估前机尾流对后机的影响，从而确定尾流间隔缩减到何种程度是可以接受的。
[0004]以下文章或专利是关于飞机尾流间隔缩减方面的：
[0005]李健兵,高航,王雪松,饶彬,王涛.基于激光雷达探测的晴空条件下飞机尾流特征参数反演方法[P].湖南省：CN108387885B,2020
‑
07
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17.
[0006]Shu
‑
zhong,Cabos RalfRene and Schulze,Jonas.Wake Vortex Separation Determination:United States,US2021012670A1[P],2021
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01
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14；
[0007]Qamar A.ShamsAllan J.ZuckerwarHoward K.Knight.Wake Vortex Avoidance System And Method:United States,US9620025B2[P],2017
‑
04
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11；
[0008]Paul A.Robinson.Wake Vortex Detection And Reporting System:United States,US8135500B1[P],2012
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05
‑
13.
[0009]王菲,张军峰,葛腾腾.终端空域尾流间隔缩减研究综述[J].交通信息与安全,2014.
[0010]然而值得注意的是，上述研究多从理论层面考虑可行性，未考虑实际运行中的不确定性和五边间隔的动态变化，对此，本文创新性地提出一种评估实际运行的航空器五边间隔方法，对实际运行的五边间隔进行评估，有效地避免了实际运行的不确定性和动态特性，并且一方面可以分析五边间隔的影响因素，为终端区进近管制提供优化策略，满足五边
精细化管控的诉求；另一方面也可以为相关的尾流缩减技术推广提供了依据。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的，在于提供一种评估实际运行的航空器五边间隔方法，其通过对比相关尾流缩减技术实施前与实施后静态间隔和动态间隔的变化，评估相关尾流缩减技术实施是否有效。并基于实施前后尾流间隔的变化，找出五边间隔的影响因素，为进近航空器五边间隔的管理提供优化策略。
[0012]为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：
[0013]步骤1、获取航空器综合航迹的初始数据，并进行解析和预处理；
[0014]步骤2、进行总体五边间隔分析，包括描述性统计和推论性统计；
[0015]步骤3、构建时间窗，并基于构建的时间窗定义交通压力，对不同交通压力的五边间隔进行分析，分为静态五边间隔分析和动态五边间隔分析；
[0016]步骤4、对照管制员值班数据，进一步细化不同交通压力下的五边间隔数据，进行不同管制员的五边间隔分析，分为静态五边间隔分析和动态五边间隔分析。
[0017]优选的，步骤2的实现过程为：
[0018]步骤21、求解所有航班的静态间隔平均数
[0019][0020]求解所有航班的静态距离间隔平均数
[0021][0022]其中，m为总的航班数量，t1,t2…
t
m
为各个航班的静态时间间隔；d1,d2…
d
m
为各个航班的静态距离间隔；
[0023]步骤22，求解所有航班的静态时间间隔中位数Me
t
：
[0024]当m为奇数时，Me
t
＝t
(m+1)/2
[0025]当m为偶数时，
[0026]求解所有航班的静态距离间隔中位数Me
d
：
[0027]当m为奇数时，Me
d
＝d
(m+1)/2
[0028]当m为偶数时，
[0029]步骤23、求解所有航班的静态时间间隔方差σ
t
：
[0030][0031]求解所有航班的静态距离间隔方差σ
d
：
[0032][0033]步骤24、使用核密度估计法拟合静态时间间隔和静态距离间隔的概率密度函数：
[0034][0035][0036]其中，f为概率密度函数；K(.)为核函数；h为带宽；i为航班数；
[0037]步骤25、根据步骤24的概率密度函数得到累计分布函数。
[0038]优选的，步骤3的实现过程为：
[0039]步骤31、构建密集时间序列：
[0040][0,T,2T
…
kT
…
nT][0041]其中，n为自然数；T为时间间隔；基于密集时间序列，设置20分钟的时间窗[kT,kT+20]；其中，kT为密集时间序列的数值；
[0042]步骤32，捕捉时间窗[kT,kT+20]内的航班数量，并定义为交通压力，分进场压力和着陆压力：
[0043][0044]其中，CTN
k
表示时间窗[kT,kT+20]内的航班数量，即交通压力；对于着陆压力，t
i
为第i个航班的着陆时间；对于进场压力，t
i
为第i个航班的进入终端区时间；
[0045]步骤33，基于交通压力进行分类；对于nT时间内交通压力相同的时间窗[kT,kT+20]，将这些时间窗内的航班划为一类，记作该交通压力下的航班；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评估实际运行的航空器五边间隔方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取航空器综合航迹的初始数据，并进行解析和预处理；步骤2、进行总体五边间隔分析，包括描述性统计和推论性统计；步骤3、构建时间窗，并基于构建的时间窗定义交通压力，对不同交通压力的五边间隔进行分析，分为静态五边间隔分析和动态五边间隔分析；步骤4、对照管制员值班数据，进一步细化不同交通压力下的五边间隔数据，进行不同管制员的五边间隔分析，分为静态五边间隔分析和动态五边间隔分析。2.如权利要求1所述的一种评估实际运行的航空器五边间隔方法，其特征在于，步骤2的实现过程为：步骤21、求解所有航班的静态间隔平均数步骤21、求解所有航班的静态间隔平均数求解所有航班的静态距离间隔平均数求解所有航班的静态距离间隔平均数其中，m为总的航班数量，t1,t2…
t
m
为各个航班的静态时间间隔；d1,d2…
d
m
为各个航班的静态距离间隔；步骤22，求解所有航班的静态时间间隔中位数Me
t
：当m为奇数时，Me
t
＝t
(m+1)/2
当m为偶数时，求解所有航班的静态距离间隔中位数Me
d
：当m为奇数时，Me
d
＝d
(m+1)/2
当m为偶数时，步骤23、求解所有航班的静态时间间隔方差σ
t
：求解所有航班的静态距离间隔方差σ
d
：步骤24、使用核密度估计法拟合静态时间间隔和静态距离间隔的概率密度函数：步骤24、使用核密度估计法拟合静态时间间隔和静态距离间隔的概率密度函数：其中，f为概率密度函数；K(.)为核函数；h为带宽；i为航班数；步骤25、根据步骤24的概率密度函数得到累计分布函数。
3.如权利要求2所述的一种评估实际运行的航空器五边间隔方法，其特征在于：步骤3的实现过程为：步骤31、构建密集时间序列：[0,T,2T
…
kT
…
nT]其中，n为自然数；T为时间间隔；基于密集时间序列，设置20分钟的时间窗[kT,kT+20]；其中，kT为密集时间序列的数值；步骤32，捕捉时间窗[kT,kT+20]内的航班数量，并定义为交通压力，分进场压力和着陆压力：其中，CTN
k
表示时间窗[kT,kT+20]内的航班数量，即交通压力；对于着陆压力，t
i
为第i个航班的着陆时间；对于进场压力，t
i
为第i个航班的进入终端区时间；步骤33，基于交通压力进行分类；对于nT时间内交通压力相同的时间窗[kT,kT+20]，将这些时间窗内的航班划为一类，记作该交通压力下的航班；步骤34，对于每个交通压力，进行静态五边间隔描述性分析：统计每个交通压力下的航班数n
k
，k为交通压力；并进行所有航班的静态间隔平均数统计、中位数统计和静态间隔方差统计；步骤35，将各时间窗，各交通压力下航班的静态间隔平均数统计、中位数统计和静态间隔方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军峰，顾宇诗，王斌，胡荣，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：