[发明专利]基于道面温度预测和模拟的积冰组合决策方法

说明书

一种基于道面温度预测和模拟的积冰组合决策方法。其采用的积冰组合决策系统包括跑道温度动态预测模块、TEC模拟道面积冰模块、跑道积冰组合式预测算法模块和多决策预测结果修正模块。本发明提供的场跑道组合多决策积冰预测方法，以跑道温度动态预测为基础，借助控制热电器件进行未来时刻温度模拟，并借助组合式积冰预测算法，互相验证，修正最终预测结果，进一步提高积冰预测精准度，为机场跑道积冰运行保障提供有效依据，提前高效进行除冰作业准备。

技术领域

本发明属于民用航空地面保障技术领域，特别是涉及一种基于道面温度预测和模拟的积冰组合决策方法。

背景技术

随着我国综合实力和人民生活水平不断的提升，快速、便捷的飞机旅行逐渐成为更多人的出行选择。然而，在冬季，受各种气象条件的影响，极易引起机场跑道出现积冰，而机场除冰作业是保障机场正常运行的至关重要且艰苦的工作，故需要提前预警；同时跑道积冰意味着机场跑道的摩擦系数会大大减小，容易引起事故。为提高航班安全裕度，保障航班的运行准点率，减少机场道面积冰的影响，及时精确的机场跑道情况预测至关重要。

影响机场跑道积冰情况的影响因素是繁多的，且机场跑道道面环境条件庞杂，因此跑道积冰是一个具有多因素耦合及非线性关系的复杂条件环境。面对此种情况，(1)考虑到道面温度是影响跑道道面积冰的重要因素，以往研究中较少有将道面短时温度预测数据带入到积冰预测中进行考虑；(2)各种先进的算法虽不断地应用于积冰预测之中，但大多使用单一算法解决问题，而单一的预测算法和探测技术已经很难有效地实现积冰情况精准预测；(3)热电器件(TEC)在温度控制方面存在有诸多优点，其在激光器制冷、小型冰箱或虚拟触觉方面已有部分研究，借鉴其方法，若能将其引入机场跑道中，模拟未来时刻的温度情况而进行积冰预测将是切实可行的方法，且此种方法在机场跑道积冰预测方法中并未见有成型的研究。(4)以往积冰预测完成之后，较少有方法更进一步对预测残差进行修正。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于道面温度预测和模拟的积冰组合决策方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于道面温度预测和模拟的积冰组合决策方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)构建基于道面温度预测和模拟的积冰组合决策系统，所述的系统包括跑道温度动态预测模块、道面TEC温度控制积冰模拟模块、跑道积冰组合式预测算法模块和多决策预测结果修正模块；其中，跑道温度动态预测模块同时与道面TEC温度控制积冰模拟模块及跑道积冰组合式预测算法模块相连接；多决策预测结果修正模块同时与道面TEC温度控制积冰模拟模块及跑道积冰组合式预测算法模块相连接；所述的道面TEC温度控制积冰模拟模块包括热电器件和控制装置；热电器件置于跑道表层；控制装置分别与跑道温度动态预测模块、多决策预测结果修正模块和热电器件相连接；

2)采集预测时刻之前包括道面温度x₁⁽⁰⁾(i)、大气温度x₂⁽⁰⁾(i)、道面地下温度x₃⁽⁰⁾(i)、大气湿度x₄⁽⁰⁾(i)及风速x₅⁽⁰⁾(i)在内的五组数据，然后利用跑道温度动态预测模块对上述各组数据分别使用累加方法生成算子x_k⁽¹⁾(i),(k＝1,2,…,5.i＝1,2,…n)，并由各算子x₁⁽¹⁾(i)分别生成相应的紧邻均值序列z₁⁽¹⁾(i)；

3)根据上述算子及紧邻均值序列，利用公式u＝(B^TB)^-1B^TY＝[a,b₂,b₃,b₄,b₅]求解出系统发展系数a及驱动系数b_i；其中，