[发明专利]一种基于历史数据的航班预达时刻估算方法及系统

权利要求书

1.一种基于历史数据的航班预达时刻估算方法，其特征在于，包括：

S1、按飞机的结构重量对飞机进行类型划分，划分为三种类型飞机，飞机的结构重量在80吨以下划分为A型飞机，飞机的结构重量在80～170吨划分为B型飞机，飞机的结构重量在170吨以上划分为C型飞机；

S2、分别采集不同类型飞机的历史飞行数据，针对不同类型飞机的历史飞行数据根据历史飞行数据中的飞行路径特点依据水平方向的飞行路径分别统计计算飞行路径的聚合点，并划分出飞行路径聚合空间以及子飞行路径聚合空间；

S3、基于K-means聚类方法对飞行路径聚合空间和子飞行路径聚合空间分别进行聚类分析，并计算聚类后所有飞行航迹的飞行距离ρ和平均速度矢量θ，并以飞行距离ρ、平均速度矢量θ作为特征点a＝(ρ，θ)计算得到特征飞行路径；

S4、根据历史飞行数据中飞行路径聚合空间与子飞行路径聚合空间内的各个飞行航迹的平均飞行速度和飞行时间匹配特征飞行路径计算数据分布规律，方法如下：

根据各个飞行航迹的平均飞行速度v和飞行时间t作为特征点b＝(v，t)，匹配特征飞行路径基于二元高斯分布计算全部点形成概率密度函数g(x)，其中x为速度与时间组合形成的二维矢量；

S5、基于步骤S4中计算得出的数据分布标准，根据实际飞机速度，计算得到飞机实际飞行所需的预测时间及置信度，将各个飞行路径的时间相加得出最终的预测到达时间和时间方差ΔT；预测到达时间计算方法如下：

根据飞机的实际经纬坐标匹配对应至飞行路径聚合空间或子飞行路径聚合空间中并计算出实际飞行距离匹配到对应的特征飞行路径，根据飞机的实际飞行速度基于概率密度函数g(x)推算出速度对应的特征函数h(x)，得到该飞行路径下的时间期望值t和95％概率密度下的方差Δt，将飞机各阶段飞行路径下的时间期望值t与95％概率密度下的方差Δt依次相加，即可得到飞机整条航线下的预测到达时间T和时间方差ΔT。

2.按照权利要求1所述的一种基于历史数据的航班预达时刻估算方法，其特征在于：所述步骤S2中飞行路径的聚合点聚合方法如下：

基于同一航线区域，对同一航线下的全部N条航迹路径数据以某一航路点或路径点为中心计算其包含其他N-1条航迹路径数据的航迹路径点的最小半径r；然后遍历其全部航路点和路径点，得出所有点的最小半径r的数组，拟合曲线为f(x)；对曲线求导f′(x)＝0，保留最小半径r值较小的点，并且其最小半径r值较小的点所构成飞行路径占整条航迹路径需小于25％；最终得到同一航线下的飞行路径的聚合点。

3.按照权利要求2所述的一种基于历史数据的航班预达时刻估算方法，其特征在于：所述步骤S2中飞行路径聚合空间及子飞行路径聚合空间划分方法如下：

根据飞行路径的聚合点对同一航线下的飞行路径划分出飞行路径聚合空间及子飞行路径聚合空间，子飞行路径聚合空间位于飞行路径聚合空间内。

4.一种基于历史数据的航班预达时刻估算系统，其特征在于：包括历史飞行数据采集模块、飞机类型划分模块、聚合空间划分模块、特征飞行路径划分模块、概率分布计算模块、到达时间预测模块和显示输出模块，所述历史飞行数据采集模块用于采集飞机的历史飞行数据，所述飞机类型划分模块用于按照飞机的结构重量将飞机划分为三种类型飞机；所述聚合空间划分模块用于根据历史飞行数据中的飞行路径特点依据水平方向的飞行路径分别统计计算飞行路径的聚合点并划分出飞行路径聚合空间以及子飞行路径聚合空间；所述特征飞行路径划分模块用于通过聚类算法将飞行路径聚合空间和子飞行路径聚合空间分别进行飞行路径分类并计算出特征飞行路径，飞行路径聚类方法如下：

基于K-means聚类方法对飞行路径聚合空间和子飞行路径聚合空间分别进行聚类分析，并计算聚类后所有飞行航迹的飞行距离ρ和平均速度矢量θ，并以飞行距离ρ、平均速度矢量θ作为特征点a＝(ρ，θ)计算得到特征飞行路径；

所述概率分布计算模块用于根据历史飞行数据中飞行路径聚合空间与子飞行路径聚合空间内的各个飞行航迹的平均飞行速度和飞行时间匹配特征飞行路径计算数据分布规律，方法如下：

根据各个飞行航迹的平均飞行速度v和飞行时间t作为特征点b＝(v，t)，匹配特征飞行路径基于二元高斯分布计算全部点形成概率密度函数g(x)，其中x为速度与时间组合形成的二维矢量；

所述到达时间预测模块用于计算得到飞机的预测到达时间R和时间方差ΔT，所述显示输出模块用于显示和输出数据，预测到达时间计算方法如下：

根据飞机的实际经纬坐标匹配对应至飞行路径聚合空间或子飞行路径聚合空间中并计算出实际飞行距离匹配到对应的特征飞行路径，根据飞机的实际飞行速度基于概率密度函数g(x)推算出速度对应的特征函数h(x)，得到该飞行路径下的时间期望值t和95％概率密度下的方差Δt，将飞机各阶段飞行路径下的时间期望值t与95％概率密度下的方差Δt依次相加，即可得到飞机整条航线下的预测到达时间T和时间方差ΔT。