一种基于点融合系统的进场航空器排序方法技术方案

一种基于点融合系统的进场航空器排序方法，其包括将进场空域结构设计成具备点融合系统的柔性终端区空域结构；构建基于运行成本与航空器客户满意度的进场航空器排序模型，并设定约束条件；利用基于精英保留策略的非支配遗传算法对进场航班排序模型进行求解，得到进场航空器排序的最优方案等步骤

【技术实现步骤摘要】
一种基于点融合系统的进场航空器排序方法


[0001]本专利技术属于空中交通管制决策支持
，特别涉及一种基于点融合系统的进场航空器排序方法
。

技术介绍

[0002]随着社会经济的高速发展，人们对航空运输的需求不断增大，空中交通流量急剧增长，机场终端区作为航空运输网络的关键节点，承担着航空器起飞
、
降落阶段的任务，在该空域内航空器发生延误
、
空中拥挤
、
飞行冲突等事故的风险很高
。
为了有效地缓解这一现象，欧洲航行安全组织实验中心
(European Organization for the Safety of Air Navigation
，
EUROCONTROL)
在
2006
年提出了点融合系统
(Point Merge System
，
PMS)
，用于管理进场交通流
。
该系统通过预先设计好的程序结构使得管制员可以系统地管理进入终端区的航班，相较于传统的开环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于点融合系统的进场航空器排序方法，其特征在于：所述的基于点融合系统的进场航空器排序方法包括按顺序进行的下列步骤：
1)
将进场空域结构设计成具备点融合系统的柔性终端区空域结构；
2)
结合上述柔性终端区空域结构，构建基于运行成本与航空器客户满意度的进场航空器排序模型，并设定约束条件；
3)
利用基于精英保留策略的非支配遗传算法对步骤
2)
所述的基于运行成本与航空器客户满意度的进场航班排序模型进行求解，得到进场航空器排序的最优方案
。2.
根据权利要求1所述的基于点融合系统的进场航空器排序方法，其特征在于：在步骤
1)
中，所述具备点融合系统的柔性终端区空域结构包括融合点
、
排序边和定位点；其中，融合点为点融合系统中进场航空器汇聚整合的物理坐标点，航空器通过该点后完成排序工作，之后沿着统一的路径飞行；排序边为点融合系统中对进场航空器着陆次序进行调度的飞行航线，共有内排序边以及外排序边两条；定位点为排序边上的旁切点，用于协助管制员确定航空器间的间隔或预设转弯直飞点
。3.
根据权利要求1所述的基于点融合系统的进场航空器排序方法，其特征在于：在步骤
2)
中，所述基于运行成本与航空器客户满意度的进场航空器排序模型以航空器客户满意度最大
、
延误总时间以及燃油消耗最小这三个优化目标作为目标函数；其中，客户满意度是指客户期望值与最终获得值的比值，是一个介于0‑1之间的数值，这里采用模糊预约时间的隶属度函数来定量表征客户满意度，其函数表达式为：式中：
S
i
为航空器
i
的客户满意度，
a
i
为航空器
i
的实际着陆时刻，
G
i
为航空器
i
的乘客期望服务完成的时刻，
H
i
为航空器
i
的乘客允许服务完成的最晚时刻；所以所有航空器客户满意度之和
Z1的计算公式如式
(2)
所示：航空器的延误时间是指航空器的实际着陆时刻与预计着陆时刻之间的差值，当航空器实际着陆时刻晚于航空器预计着陆时刻时，航空器延误时间为航空器实际着陆时刻减去航空器预计着陆时刻，当航空器实际着陆时刻早于等于航空器预计着陆时刻时，航空器延误时间为零，其计算公式为：式中，
D
i
为航空器
i
延误时间，
e
i
为航空器
i
预计着陆时刻；所以航空器延误总时间
Z2的计算公式如式
(4)
所示：
航空器燃油消耗是航空公司运营的主要成本，这里采用
BADA
航空器性能数据库模型对进场航空器的燃油消耗进行计算；平飞阶段，航空器的燃油消耗速率如式
(5)
所示：式中：
R
LF
为航空器平飞阶段的燃油消耗速率
kg/s
；
C
fcr
为平飞阶段的燃油消耗参数，无量纲；
C
f1
为第一单位推力燃油消耗参数，
kg/(min
·
KN)
；
v
TAS
为航空器飞行时的真空速，
Kn
；
C
f2
为第二单位推力燃油消耗参数，
Kn
；下降阶段，航空器的燃油消耗速率如式
(6)
所示：式中，
R
DF
为航空器下降阶段的燃油消耗速率，
kg/s
；
C
f3
为第一下降阶段的燃油消耗参数，
kg/min
；
h
为下降航路段的平均高度，
m
；
C
f4
为第二下降阶段的燃油消耗参数，
m
；航空器
i
的燃油消耗计算公式如式
(7)
所示：式中，
f
i
为航空器
i
的燃油消耗，
kg
；
N
e
为航空器
i
的发动机数量，台；
f
ij
为航空器
i
在航路段
j
的燃油消耗，
kg
；
R
ij
为航空器
i
在航路段
j
的燃油消耗效率，
kg/s
；
t
ij
为航空器
i
在航路段
j
的飞行时间，
s
；所以航空器的总燃油消耗
Z3如式
(8)
所示：通过考虑终端区空域飞行规则以及柔性终端区空域结构特点设置相应的约束条件，包括航路点间隔约束
、
同航路结构约束
、
位置变换量约束以及柔性空域结构约束；航路点间隔约束的表达式为：
|t
pj
‑
t
pi
|≥ts
ij
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
式中，
t
pi
为航空器
i
通过航路点
p
时刻；
t
pj
为航空器
j
通过航路点
p
时刻；
ts
ij
为航空器
i
与航空...

【专利技术属性】
技术研发人员：白鹏，陈彦州，遇炳昕，刘楠，梁睿哲，王旋，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：