[发明专利]一种机会约束空中交通流量管理方法

说明书

本发明公开了一种机会约束空中交通流量管理方法，在预战术空中交通流量管理阶段，针对未来容量信息不确定性，采用机会约束的方法对未来的空中交通流量进行预调整，其具体为：获取航班计划；获取扇区容量分布信息并确定机会约束值；在容量分布信息和机会约束值基础上，进行预战术空中交通流量管理决策。本发明将机会约束应用在空中交通流量管理的预战术阶段，根据未来的容量分布信息，在空域容量与流量以大概率平衡的条件下，对流量进行预调整，达到大幅降低航班总延误的效果，而且易于理解，易于实现，只需对未来一段时间内的空域和机场容量进行预测，具有推广实践的优势。

技术领域

本发明属于空中交通流量管理技术领域，涉及一种预战术管理方法，具体涉及一种机会约束空中交通流量管理方法。

背景技术

空中交通流量管理的根本目的是平衡空中交通供需，加快并保持空中交通持续畅通，促使空域和机场资源合理、有效和充分利用。“供”指的是空域和机场容量，“需”指的是航班流量，供需平衡指的是保证流量不超过容量。预战术管理方法是指在航班飞行计划的基础上结合信息网络所提供的预测信息，通过起飞前的地面等待、起飞后的空中等待和改航，预先调配流量。因为预测信息并不是完全准确的，所以未来的空域和机场容量具有不确定性，使得相关部门很难做出有效的预战术空中交通流量管理策略，因此容易造成更多的空中拥堵和航班延误。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于机会约束方法的空中交通流量管理方法，其能够有效的减少空中拥堵和航班延误，实现空中交通畅通、高效地流动。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种机会约束空中交通流量管理方法，在预战术空中交通流量管理阶段，针对未来容量信息不确定性，采用机会约束的方法对未来的空中交通流量进行预调整，其具体为：

1)获取航班计划；

2)获取扇区容量分布信息并确定机会约束值：

设定机会约束值α，根据机会约束值α设定如下约束条件：

上述约束条件中，表达式(1)表示目标函数，代表总航班延误最小，q_k(t)表示在时间t，在机场k未能起飞的航班数；

表达式(2)中，x_k(t)、x_j(t)分别表示在时间段t，k机场的起飞航班数或k机场着陆航班数和扇区j内的航班数，ξ_k(t)、ξ_j(t)分别代表在时间段t，k机场的起飞容量变量或者k机场着陆容量变量和扇区j的容量变量，表示起飞机场集合，表示着陆机场集合，在这里机场起飞和着陆是独立的，所以一个机场表示为一个起飞机场和着陆机场，μ表示扇区集合，是时间段集合；

表达式(3)中j’表示扇区j的上一个扇区，即通过任意一条航线到达扇区j的上一个扇区，表示它的集合；

表达式(4)表示在时间t以及之前起飞的航班数不能超过计划起飞的航班数量，p_k(t)表示计划在时间t机场k起飞的航班数；

表达式(5)表示时间t在机场未能起飞的航班数，是所有计划在时间t以及之前起飞的航班数减去已经起飞的航班数；

3)在容量分布信息和机会约束值基础上，进行预战术空中交通流量管理决策：

工作人员根据上述机会约束值α和上述约束条件下的空域容量分布情况对未来的空中交通流量进行预调整。

进一步的，所述未来容量信息通过离散变量的分布律进行表示，具体如下表1所示：