一種基于模糊綜合評價的協(xié)同航路時隙分配方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于空中交通管理領域，特別涉及一種可應用于空中交通流量管理、有效 應對航路容量變化、靈活使用可用空域資源的協(xié)同航路時隙分配實現(xiàn)方法。
【背景技術】
[0002] 協(xié)同航路技術將協(xié)同決策機制引入空域管理，并與地面等待、改航等流量管理技 術相結(jié)合，通過條件航路、動態(tài)航路等方式，協(xié)調(diào)分配航路時隙資源，實現(xiàn)空域靈活使用與 優(yōu)化分配，有效緩解空域擁擠。美國麥特公司開發(fā)了協(xié)同航路資源分配工具，根據(jù)可用航路 和飛行用戶偏好等信息分配最佳航路，從而有效減輕天氣等因素導致的航路擁擠影響。美 國聯(lián)邦航空局采用了空域流量管理程序，優(yōu)化分配流量限制區(qū)域的可用航路時隙資源。歐 洲航行安全組織提出了空中交通流量和容量管理概念，協(xié)同分配空域容量，調(diào)配飛行流量。 還有國外文獻提出了航路資源分配效能的評估方法。國內(nèi)相關研宄成果較少，以理論研宄 為主，可見少量文獻研宄了空域和流量協(xié)同管理、協(xié)同航路資源分配等模型或算法。
[0003] 現(xiàn)有研宄一般以延誤損失最小為航路資源分配的優(yōu)化目標，盡管延誤損失評估標 準不盡相同，但航路資源分配的目標總體上較為單一；多目標優(yōu)化分配模型固然可以全面 反映協(xié)同航路資源分配的不同方面，提供多種分配策略供決策者選擇，但模型較為復雜，精 確求解難度較大，難以直接應用于系統(tǒng)工具的開發(fā)中。目前尚缺少一種全面、簡便解決協(xié)同 航路資源分配問題的實現(xiàn)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明要解決的技術問題是：充分考慮協(xié)同航路時隙分配的效率性、 公平性、有效性原則，提出一種針對復雜空域、繁忙航路的協(xié)同航路時隙便捷分配方法，使 之易于應用于空中交通流量管理、空域管理或管制指揮自動化系統(tǒng)，合理分配空域資源，有 效緩解空域擁擠。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明公開了一種基于模糊綜合評價的協(xié)同航路時隙分 配方法，包括如下步驟：
[0006] 步驟1 :在地理信息系統(tǒng)平臺上構(gòu)建空域仿真平臺，仿真包含有限空域內(nèi)的空域 結(jié)構(gòu)、航路網(wǎng)、定位點、航班運行、天氣狀況在內(nèi)的空域信息；
[0007] 步驟2 :利用步驟1構(gòu)建的空域仿真平臺，根據(jù)包括危險天氣在內(nèi)的空域容量影響 因素信息，確定流量受限空域單元、計劃航路及臨時航路，獲取計劃航路和臨時航路的尾隨 間隔，獲取計劃航路下游空域單元的可用時隙；
[0008] 步驟3 :利用步驟1構(gòu)建的空域仿真平臺，分析協(xié)同航路時隙分配關鍵評價要素， 確定評價因素集U = {t，c，n}，其中t表示準備獲得當前時隙的兩個航班的延誤時間之和， c表示該兩航班延誤損失之和，n表示所選航路轉(zhuǎn)彎點數(shù)量，確定指標權重向量W;
[0009] 步驟4 :根據(jù)步驟3建立的評價因素集，分析協(xié)同航路時隙分配建模需要和問題特 征，確定評語集V={航班1使用計劃航路，航班1使用臨時航路1，…，航班1使用臨時航 路Z，航班2使用計劃航路，航班2使用臨時航路1，…，航班2使用臨時航路z}，其中Z表 示臨時航路的數(shù)量；
[0010] 步驟5 :根據(jù)步驟3建立的評價因素集和步驟4建立的評語集，建立各指標隸屬度 函數(shù)，確定各指標分別對每種評語的可能程度，形成評價矩陣R;
[0011] 步驟6 :利用步驟2和步驟5獲得的數(shù)據(jù)，按照航班計劃順序提取未分配航班，進 行模糊綜合評價，計算出航班所選航路及實際到達時刻；
[0012] 步驟7 :判斷所有航班是否已經(jīng)分配航路時隙，如是則方法結(jié)束，如否則重復步驟 6直至所有航班均分配航路時隙。
[0013] 本發(fā)明所述步驟5中評價矩陣R通過逐行分別除以初始評價矩陣Rp該行各元素 之和得到，Rp=Iru}，元素表示評價因素i在評語j所述情況下的值，其中：
[0014] 準備獲得當前時隙的兩個航班的延誤時間之和t
【主權項】
1. 一種基于模糊綜合評價的協(xié)同航路時隙分配方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1:在地理信息系統(tǒng)平臺上構(gòu)建空域仿真平臺，仿真包含有限空域內(nèi)的空域結(jié)構(gòu)、 航路網(wǎng)、定位點、航班運行、天氣狀況在內(nèi)的空域信息； 步驟2 :利用步驟1構(gòu)建的空域仿真平臺，根據(jù)包括危險天氣在內(nèi)的空域容量影響因 素信息，確定流量受限空域單元、計劃航路及臨時航路，獲取計劃航路和臨時航路的尾隨間 隔，獲取計劃航路下游空域單元的可用時隙； 步驟3 :利用步驟1構(gòu)建的空域仿真平臺，分析協(xié)同航路時隙分配關鍵評價要素，確定 評價因素集U= {t，c，n}，其中t表示準備獲得當前時隙的兩個航班的延誤時間之和，c表 示該兩航班延誤損失之和，n表示所選航路轉(zhuǎn)彎點數(shù)量，確定指標權重向量W; 步驟4 :根據(jù)步驟3建立的評價因素集，分析協(xié)同航路時隙分配建模需要和問題特征， 確定評語集V={航班1使用計劃航路，航班1使用臨時航路1，…，航班1使用臨時航路 z，航班2使用計劃航路，航班2使用臨時航路1，…，航班2使用臨時航路z}，其中z表示 臨時航路的數(shù)量； 步驟5 :根據(jù)步驟3建立的評價因素集和步驟4建立的評語集，建立各指標隸屬度函 數(shù)，確定各指標分別對每種評語的可能程度，形成評價矩陣R; 步驟6 :利用步驟2和步驟5獲得的數(shù)據(jù)，按照航班計劃順序提取未分配航班，進行模 糊綜合評價，計算出航班所選航路及實際到達時刻； 步驟7 :判斷所有航班是否已經(jīng)分配航路時隙，如是則方法結(jié)束，如否則重復步驟6直 至所有航班均分配航路時隙。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟5中評價矩陣R通過逐行分別 除以初始評價矩陣Rp該行各元素之和得到，Rp=Ird，元素Aj表示評價因素i在評語j所 述情況下的值，其中： 準備獲得當前時隙的兩個航班的延誤時間之和 tk表示航班k的延誤時 間，未分配到時隙的航班按自動參與下一個時隙的分配來對待，其延誤損失按計劃航路的 延誤成本計算；
準備獲得當前時隙的兩個航班的延誤損失之和cdk為航班k單位時間延 誤成本； 航路轉(zhuǎn)彎點數(shù)量n由評語集中的具體航路確定。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟6中， 基于以下三個假設條件： 條件1、航班實際到達時刻不能早于計劃到達時刻； 條件2、每個航班有且僅有一個航路與時隙； 條件3、選擇同一航路的前后兩航班間隔應不小于該航路尾隨間隔； 按航班計劃將全部航班形成航班集，模糊綜合評價模型為： (a) 從可用時隙集S中順序選取第一個時隙作為當前時隙，并將其從S中刪除； (b) 從航班集F中順序提取兩個航班，進行綜合評價，根據(jù)權向量W和步驟5建立的評 價矩陣R，計算綜合評價向量A=W?R;對于不滿足約束條件1的航班，評價矩陣中該航班 評語所對應的各元素的取值為大于等于1000小于等于3000中的任意一個整數(shù)，另一航班 評語所對應的各元素中涉及該航班的指標均計為0,表示無法分配航路時隙的航班不影響 其它航班；約束條件3不滿足時，相應指標的取值為大于等于1000小于等于3000中的任意 一個整數(shù)，表示此時該航路不可用；在最后一個航班后附加虛擬航班，按不滿足約束條件1 的航班對待，用于保證分配的完整性； (c)按最小隸屬度確定占用當前時隙的航班及所選航路，并將其從航班集F中刪除；當 出現(xiàn)兩個以上相同的最小隸屬度時，如果在針對兩航班的評語中均有分布，則首選延誤時 間較大的航班，若延誤時間相同，則選取延誤損失較大的航班；如果分布在針對某一航班的 評語中，則選擇航路轉(zhuǎn)彎點數(shù)量最小的航班。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于模糊綜合評價的協(xié)同航路時隙分配方法，屬于空中交通管理領域。該方法首先構(gòu)建針對待研究空域的空域仿真平臺，獲取可用航路尾隨間隔及可用時隙，確定協(xié)同航路時隙分配評價因素集及指標權重，然后確定評語集，形成評價矩陣，進而按照航班計劃順序提取未分配航班，進行模糊綜合評價，計算出航班所選航路及實際到達時刻，接著判斷所有航班是否已經(jīng)分配航路時隙，如是則輸出協(xié)同航路時隙分配方案，如否則繼續(xù)進行模糊綜合評價直至所有航班均分配航路時隙。本發(fā)明為協(xié)同分配航路時隙資源提供了一種快速實現(xiàn)方法，為空管自動化系統(tǒng)工具研發(fā)提供了技術支持，也為條件航路、動態(tài)航路等空域靈活使用手段的運用提供了技術依據(jù)。
【IPC分類】G08G5-00
【公開號】CN104700662
【申請?zhí)枴緾N201510111312
【發(fā)明人】楊尚文, 肖雪飛, 高海超
【申請人】中國電子科技集團公司第二十八研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月13日