[发明专利]一种基于剩余空域的航路网络重构方法

说明书

本发明公开了一种基于剩余空域的航路网络重构方法，包括：构建航路网络模型，基于航路网络模型形成规格化的航路网络结构数据，实现航路网络要素间网络拓扑关系的数字化表达，评估外界扰动对航路网络的影响，确定航路网络受扰后的剩余空域，基于剩余空域对航路网进行调整重构，形成重构方案，基于航路网运输能力评价方法对重构方案进行评估，迭代优化，形成优化方案。本发明对航路网络从基础航路网络、城市对航路网络和航班运行航路网络三个层面建模，对航路网络要素间关系全面描述，对航路网受扰影响准确分析，对扰动影响下的航路网多角度重构，航路网络重构效果可量化评估，可应用于战略级航路网规划和预战术和战术级航路网动态重构。

技术领域

本发明涉及一种航路网络重构方法，特别是一种基于剩余空域的航路网络重构方法。

背景技术

随着航空运输业的迅猛发展，航空运输需求不断增长，新机场不断建成并投入使用，航路网络不断扩充，航班量和运行复杂度持续增大，对航路网络的高效利用、航班的高效运行带来了诸多挑战，尤其是军事活动、恶劣天气等外界扰动的影响，尤为突出，如何能够在外界扰动的影响下科学高效的进行航空网络的重构成为关注的重点。目前航路网络重构大多从战略角度对航路网进行静态的优化，未能从预战术和战术角度考虑外界的动态扰动；部分基于动态扰动的重构研究，多考虑局部的航路重构，未能从航路网络各要素间的相互作用与影响的整体角度进行分析和重构，同时缺少对重构后的航路网络效果的量化评估手段。因此目前亟需一种能够从整体网络角度基于受扰后的剩余空域对航路网络动态重构的方法。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于剩余空域的航路网络重构方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于剩余空域的航路网络重构方法，包括以下步骤：

步骤1，构建航路网络模型，基于航路网络模型形成规格化的航路网络结构数据，实现航路网络要素间网络拓扑关系的数字化表达；

步骤2，评估外界扰动对航路网络的影响，确定航路网络受扰后的剩余空域；

步骤3，基于剩余空域对航路网络进行调整重构，形成重构方案；

步骤4，基于航路网络运输能力评价方法对重构方案进行评估，迭代步骤3直至重构方案满足运输能力评估要求，形成最终的航路网络模型优化方案。

本发明中，步骤1包括：

步骤1-1，将航路网络定义为基础航路网络、城市对航路网络和航班运行航路网络，分别从三个层面上对航路网络建模；

步骤1-2，读取空管基础数据和航班时刻数据，以基础航路网络模型、城市对航路网络模型和航班运行航路网络模型为模型基础，赋予空管基础数据和航班时刻数据，构建形成完整的航路网络模型。

本发明中，步骤1-1包括：

步骤1-1-1，将基础航路网络分解为机场、航路点、航段、高空航线和进离场航线五类点线要素，其中机场和航路点抽象为点要素，航段、高空航线和进离场航线抽象为线要素，通过五类要素描述构建基础航路网络模型；

机场要素描述为：

其中 i为该机场要素在机场数据中的序号， 代表第 i个机场的代号， 代表第 i个机场的基本信息，包括机场名称、经纬度位置和标高， 代表第i个机场的网络连接关系，将描述为：

其中，m为该机场在航路网络中连接关系的数量代表该机场第m个网络连接关系是通过进离场航线在航路点进场或离场；

航路点要素描述为 ，其中 j为该航路点要素在航路点数据中的序号， 代表第j个航路点的代号， 代表第j个航路点的基本信息，包括航路点名称和经纬度位置， 代表第j个航路点的网络连接关系，将描述为：

其中，e为该航路点连接的航段数量， 代表该航路点连接的第e个航段，为该航路点连接的进离场航线的数量， 代表该航路点连接的第个进离场航线；

航段要素 描述为：