一種基于需求與容量不確定性的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于需求與容量預(yù)測的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測方法，包括運行在客戶端的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)包括機場需求的不確定性預(yù)測模塊；機場容量的不確定性預(yù)測模塊和機場擁擠的不確定性預(yù)測模塊；利用所述機場需求的不確定性預(yù)測模塊實現(xiàn)機場需求的不確定性預(yù)測，利用所述機場容量的不確定性預(yù)測模塊實現(xiàn)機場容量的不確定性預(yù)測，利用所述機場擁擠的不確定性預(yù)測模塊實現(xiàn)機場擁擠的不確定性預(yù)測的步驟；本發(fā)明的優(yōu)點是，在機場需求與容量預(yù)測的基礎(chǔ)上，能夠快速、有效的實現(xiàn)機場擁擠的風(fēng)險預(yù)測，從而輔助相關(guān)人員科學(xué)、合理的把握機場交通的擁擠態(tài)勢，并及時有效地采取擁擠解決措施，保障空中交通的安全、高效運行。
【專利說明】一種基于需求與容量不確定性的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空中交通擁擠管理領(lǐng)域，特別涉及一種基于需求與容量預(yù)測的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測方法，應(yīng)用本方法實現(xiàn)機場擁擠預(yù)測、利于及時有效的采取擁擠管理措施，保障機場交通運輸效率和減少航班延誤。
【背景技術(shù)】
[0002]機場作為空中交通的起點和終點，其擁擠現(xiàn)象嚴(yán)重制約著整個空中交通網(wǎng)絡(luò)的正常運行，已經(jīng)成為空中交通系統(tǒng)的主要瓶頸。目前，有關(guān)機場擁擠的預(yù)測主要是采用確定性的機場擁擠預(yù)測方法，此方法是基于航空器的基本運動學(xué)方程，對機場的需求進行預(yù)測，并假設(shè)機場容量為一個定值，通過將需求預(yù)測值與容量比較，得到未來時段機場是否擁擠。由于空中交通系統(tǒng)是一個人員-飛機-環(huán)境的復(fù)雜巨系統(tǒng)，具有高度的不確定性和動態(tài)性，確定性的機場擁擠預(yù)測方法不符合交通運行的實際，預(yù)測效果較差，缺乏實用性。因此，根據(jù)空中交通運行的隨機性，對機場擁擠進行風(fēng)險預(yù)測，對提到機場擁擠預(yù)測的有效性，提高機場交通的運輸效率和減少航班延誤均具有重要意義。
[0003]目前，有的空中交通擁擠管理部門雖然也在采用一些機場需求和容量的不確定性預(yù)測方法來預(yù)測機場擁擠，其采取的方法包括:機場需求的不確定性預(yù)測主要是基于預(yù)測時間段內(nèi)的航班進離場時刻的不確定性來預(yù)測機場需求；機場容量的不確定性預(yù)測主要是基于聚類的方法分別對進場容量或離場容量進行預(yù)測；
這些方法存在兩方面問題:(I)機場需求的不確定性預(yù)測方法沒有考慮到多個時間段交通需求的相互影響；(2)機場容量的不確定預(yù)測沒有考慮到進場容量和離場容量的相互影響及其相互制約的關(guān)系。因此，預(yù)測的準(zhǔn)確性受到一定影響，進而影響到機場擁擠預(yù)測的準(zhǔn)確性。
[0004]考慮到現(xiàn)有機場擁擠預(yù)測的現(xiàn)狀，尚缺少一種能夠快速、有效、實用的機場擁擠預(yù)測方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于現(xiàn)有【技術(shù)領(lǐng)域】的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種新的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測方法，該方法基于空中交通運行的不確定性來研究機場擁擠的風(fēng)險預(yù)測，以求能夠快速、有效的預(yù)測機場擁擠，從而及時有效的采取擁擠解決措施，保障飛行安全和提高運輸效率。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種基于需求與容量不確定性的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測方法，通過計算機系統(tǒng)輔助實現(xiàn)，所述計算機系統(tǒng)主要由客戶端/服務(wù)器(C/S)模式構(gòu)成，計算機系統(tǒng)包括空域?qū)Ш綌?shù)據(jù)庫、仿真驅(qū)動子系統(tǒng)、機場網(wǎng)絡(luò)建模子系統(tǒng)、航班計劃子系統(tǒng)和顯示與交互子系統(tǒng)，其特征在于，計算機系統(tǒng)中還包括一個運行在客戶端的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測子系統(tǒng)，所述機場擁擠風(fēng)險預(yù)測子系統(tǒng)用作機場擁擠風(fēng)險預(yù)測方法的實現(xiàn)平臺；
機場擁擠風(fēng)險預(yù)測子系統(tǒng)包括機場需求的不確定性預(yù)測模塊；機場容量的不確定性預(yù)測模塊和機場擁擠的不確定性預(yù)測模塊；其中:機場需求的不確定性預(yù)測模塊是根據(jù)多個時段的航班實際到達或離開機場的時刻與計劃到達或離開機場的時刻，建立航班到達或離開機場的概率密度函數(shù)，進而建立進港或離港交通的概率需求預(yù)測模型；
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場的時刻，if為航空器預(yù)計離場的時刻，為航空器離場的延誤時段，則
ff =rf為任意給定的航空器/；.進場的延誤時段，_7表示任意給定的航空器離場的延誤時段;/?為“航空器進場”的總次數(shù)，η’為“航空器/；.離場”的總次數(shù)，
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在間隔i到達的航班量為預(yù)計在i間隔到達的航班實際在7?旬隔到達的概率AM為某時間段內(nèi)機場中有?架航空器進場的概率，#為機場中該時間段內(nèi)可能存在的進場的航
空器總數(shù)量；
由伯努利大數(shù)定理，建立航班進場和離場延誤時間的概率密度模型:
【權(quán)利要求】
1.一種基于需求與容量不確定性的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測方法，通過計算機系統(tǒng)輔助實現(xiàn)，所述計算機系統(tǒng)主要由客戶端/服務(wù)器(C/S)模式構(gòu)成，計算機系統(tǒng)包括空域?qū)Ш綌?shù)據(jù)庫、仿真驅(qū)動子系統(tǒng)、機場網(wǎng)絡(luò)建模子系統(tǒng)、航班計劃子系統(tǒng)和顯示與交互子系統(tǒng)，其特征在于，計算機系統(tǒng)中還包括一個運行在客戶端的機場擁擠風(fēng)險預(yù)測子系統(tǒng)，所述機場擁擠風(fēng)險預(yù)測子系統(tǒng)用作機場擁擠風(fēng)險預(yù)測方法的實現(xiàn)平臺； 機場擁擠風(fēng)險預(yù)測子系統(tǒng)包括機場需求的不確定性預(yù)測模塊；機場容量的不確定性預(yù)測模塊和機場擁擠的不確定性預(yù)測模塊；其中: 機場需求的不確定性預(yù)測模塊是根據(jù)多個時段的航班實際到達或離開機場的時刻與計劃到達或離開機場的時刻，建立航班到達或離開機場的概率密度函數(shù)，進而建立進港或離港交通的概率需求預(yù)測模型； 令r為時間間隔，if為航空器實際進場的時刻，?3:為航空器預(yù)計進場的時刻，為航空器/；.進場的延誤時段，則if=rf +;if為航空器L實際離場的時刻，ff為航空器預(yù)計離場的時刻，為航空器離場的延誤時段，則rfs = fl-s；jt為任意給定的航空器fi進場的延誤時段，表示任意給定的航空器fi離場的延誤時段;/7為“航空器/；.進場”的總次數(shù)，η’為“航空器離場”的總次數(shù)，/7為“χ ”發(fā)生的次數(shù)，Wxi為“ χ<?Τ-^(ζ) < X+Ax ”發(fā)生的次數(shù)，瑪F為“ y < 一 (^) < V+ iv ”發(fā)生的次數(shù)；巧($ '為航空器fi在時刻t進場的概率而為預(yù)計在間隔i到達的航班量為預(yù)計在i間隔到達的航班實際在7?旬隔到達的概率AM為某時間段內(nèi)機場中有?架航空器進場的概率，#為機場中該時間段內(nèi)可能存在的進場的航空器總數(shù)量； 由伯努利大數(shù)定理，建立航班進場和離場延誤時間的概率密度模型:
【文檔編號】G06Q50/30GK103942623SQ201410162252
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】李善梅, 徐肖豪, 王飛, 張春鳳, 趙嶷飛, 王潔寧, 王超, 高偉, 黃寶軍, 王興隆, 李楠, 王紅勇, 趙元棣, 姜高揚 申請人:中國民航大學(xué)