[发明专利]多机场终端区航线网络拓扑建模方法

说明书

本发明公开了一种多机场终端区航线网络拓扑建模方法。通过科学分析多机场终端区航线网络资源特点，准确度量航线网络结构参数，对跑道、航段中间点、航段分散点、航段汇聚交叉点、进场点/离场点五类航线公共参考点进行分类整合与关键节点提取，实现了多机场终端区航线网络的拓扑分析与抽象简化，为快速构建多机场终端区数字化空域模型、准确识别航线网络物理结构特性和科学优化多机场终端区空域结构等提供了重要的方法技术支撑。本发明增强了终端区航线网络的数字化建模能力，有效解决了多机场系统空域网络抽象建模极为复杂和空域结构特性难以度量的技术难题。

技术领域：

本发明涉及一种多机场系统空域建模方法，尤其涉及一种多机场终端区航线网络拓扑建模方法，属于复杂空域系统资源管控领域。

背景技术：

随着机场数量的不断增多、建设规模的不断扩大以及地理分布的不断密集，“一市两场”或“一市多场”的战略布局已初见端倪，多机场系统协同发展趋势愈发明显。特别是在我国长三角、珠三角和京津冀三大地区，机场集群效应对机场运行指挥和空中交通管理正产生着十分重要的影响。空域资源作为多机场系统的关键瓶颈资源和航班运行的核心竞争资源，如何对其复杂的网络结构进行拓扑建模与抽象简化，并且准确识别空域结构特征参数，已成为多机场系统规划设计与运行管理亟待解决的关键技术难题。

多机场终端区空域管理的技术成果当前主要集中于飞行程序设计、空域容量评估、空域资源配置等方面，但仍缺乏多机场航线网络拓扑建模方面的技术成果。多机场终端区具有空域结构错综复杂、机场之间耦合关联、空中交通流量密集、管制运行规则多样、运行环境动态多变等显著特点，由于目前航空运输管理人员仍无法对其庞大的空域网络进行科学地拓扑处理，导致其复杂的网络结构特性难以得到简化分类与具体度量，空域本体属性的认知水平较为低下，进而直接增大了多机场终端区运行管理的难度。

目前，国内外在多机场航线网络拓扑建模方面的技术成果非常少，仍存在一定的领域空白。因此，亟需科学分析多机场终端区航线网络资源特点，准确度量航线网络结构参数，对航线公共参考点进行分类整合与提取，实现多机场终端区航线网络的拓扑分析与抽象简化，这可为快速构建多机场终端区数字化空域模型、准确识别航线网络物理结构特性和科学优化多机场终端区空域结构等提供重要的方法技术支撑。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种多机场终端区航线网络拓扑建模方法，科学构建多机场终端区航线网络有向图，准确识别航线网络结构特征参数，对航线公共参考点进行分类整合与关键节点提取，实现复杂航线网络物理结构的拓扑分析与抽象简化，满足多机场系统对终端区空域资源的规划管理需求。

本发明通过采集处理多机场终端区空域物理结构数据和空中交通运行数据，对每一架航班的飞行路径进行配置，构建多机场终端区航线网络有向图，对多机场终端区公共参考点进行分类，结合航线网络有向图顶点的入度和出度提取关键的公共参考点，构建简化的多机场终端区航线网络有向图，并确定各个关键参考点的拓扑层级。实现此方法的技术方案如下：

步骤一：多机场数据分析，即对多机场终端区内空域物理结构数据和空中交通运行数据进行采集与处理，具体包括以下子步骤：

(1.1)在空域结构数据方面，对多机场终端区内机场地理布局、各机场跑道条数、各机场跑道构型、各机场跑道端点坐标、终端区标准仪表进场程序、终端区标准仪表离场程序、终端区航线段端点、终端区进场点、终端区离场点等资源进行采集与处理；

(1.2)在空中交通数据方面，对多机场终端区管制运行间隔数据，以及各架进离场航班的航班号、注册号、机型、起飞机场、起飞跑道、降落机场、降落跑道、起飞时刻、降落时刻等资源进行采集与处理。

步骤二：飞行航线段配置，即为多机场终端区内每一架航班在机场跑道系统与终端区进离场点之间的飞行路径进行配置，具体包括以下子步骤：