[发明专利]一种终端空域空中交通动态容量预测系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种终端空域空中交通动态容量预测系统及其方法，主要是针对现有天气影响下的终端空域容量变化的分析存在不足而设计，属于民航空中交通管制领域。

背景技术

空域容量是度量空域系统为满足空中交通需求所能提供服务能力的指标，进行科学、准确的空域容量预测是空域资源有效管理与合理配置的基础。终端空域作为空中交通的密集区域，飞行流量大，空域复杂度高，是整个空域容量提升的瓶颈。复杂天气下对终端空域容量的准确预测一直是空中交通管理的难题。该研究对高效使用空域资源、管制资源和科学实施终端空域的空中交通流量管理和减少航班延误，最终实现终端空域空中交通安全有序具有重要意义。

目前，对于根据管制工作负荷和天气信息预测终端空域容量的研究主要存在如下两个方面问题：

第一，通过管制工作负荷确定终端空域扇区容量是行业公认的容量预测方法，管制工作负荷的测量主要是通过管制通讯时间的客观度量实现，并采用DORATASK、MBB等方法确定空域容量，如张兆宁等研究了在进离港航线分离同时不考虑跑道影响条件下,提出了进离港分开考虑统计进近管制工作负荷；张明从人-机-环境三者关系提出了基于模糊综合评判的管制人员工作负荷评价模型；赵嶷飞等从工作负荷分类的角度分析,建立了综合考虑主客观因素的工作负荷评估模型。这些研究大多考虑了管制行为的客观通讯时间，由于各个地区管制行为习惯具有一定的差异性，同时这些研究没能从管制通讯行为和空域复杂性结合的角度确定管制工作负荷，因此难以获得规律性的管制通讯规律和较为准确的终端空域基本运行容量。

第二，目前对于天气影响下的容量评估方法，主要采用根据不确定的天气影响建立解析模型来获取容量的变化，或通过概率计算获取的概率容量预测结果，如余静等提出了航路容量的新定义，并引入实时天气状况和空域活动等动态因素的影响系数建立航路动态容量模型；张静等通过天气类型决策树将历史天气数据转换为每种天气类型的到达容量概率分布，根据天气类型的容量概率分布，用全概公式将概率天气预测转换为概率容量预测。这些模型方法根据不确定的天气影响建立解析模型来获取容量的变化，虽能确定时序下的容量结果却难以反映天气空间占有的变化，同时通过概率计算获取的概率容量预测结果，难以在实际中应用，因为运行单位最为关心的是不同时序下的基本运行容量准确预测结果和天气空间占有情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种获取终端空域基本运行容量的方法及一种终端空域空中交通动态容量的预测方法，根据空中交通管制通讯动力学统计模型确定基本运行容量；根据长期历史天气报文和短期天气雷达预报数据，确定终端空域空中交通动态容量。为了实现上述方法，本发明还提供了一种获取终端空域基本运行容量的系统及一种终端空域空中交通动态容量的预测系统，本发明解决了管制安全工作负荷准确评估、准确获取终端空域的基本运行容量的问题，并解决了天气不确定下终端空域动态容量准确预测的问题。

本发明的系统降低了空中交通管制的工作负荷，提高了管制自动化水平。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

一种获取终端空域基本运行容量的方法，包括如下步骤：

步骤1.将所述终端空域划分为多个扇区，根据各扇区的管制通讯历史数据，确定各扇区的容量，其中第k个扇区容量用下式计算：C_WSk=z_1k+z_2k+z_3k，其中z_1k,z_2k,z_3k分别为所述终端空域第k个扇区中航班进港架次、离港架次、飞越航班架次，k=1,2,...,N_S，N_S为终端空域所划分的扇区总数；

步骤2.构建各扇区基本空中交通要素矩阵U=[u₁,u₂,…u₁₄]^T；其中u₁,u₂,…u₁₄分别为航空器数量、航空器速度、交通流量比率、巡航交通量、占用率、航路之间的交叉角、每小时的交通量、爬升/下降交通量、水平冲突量、上升冲突量、交叉点的数量、垂直间隔、水平纵向间隔、航空器侧向间隔的最小距离；