周洪升[1]2018年在《空域扇区划设的仿真优化研究》文中研究指明近些年来,随着中国经济的高速发展,航空运输业迎来了快速发展的黄金时期,同时也面临着空域环境日趋复杂,空域资源愈发紧张的严峻局面。为了提高空域的运行效率,合理地对扇区进行划分变得至关重要。本文以管制员工作负荷和仿真优化思想为基础,实现了空域扇区划设的仿真优化研究。首先,介绍了扇区划设问题的基本理论,阐述了仿真优化思想的原理,探究了扇区划设问题与仿真优化方法的结合。第二,构建了一种管制员工作负荷评估模型。通过对管制员工作负荷影响因素进行分析,确定了管制员工作负荷衡量指标。借助雷达模拟机进行模拟仿真实验,提取了管制员工作负荷及其衡量指标数据,建立了基于BP神经网络的管制员工作负荷评估模型,并对模型的精度进行了分析,验证了模型的可靠性。第叁,结合扇区划设约束条件,对空域进行两次Voronoi图剖分完成扇区构建,通过遗传算法与TAAM仿真建模相结合,以实现扇区负荷均衡为目标,求解扇区单元的最优组合,实现了对空域扇区划设的仿真优化。最后,以兰州进近管制扇区为例,进行空域扇区划设,验证了提出的扇区划设方法的合理性与有效性。不同于以往研究中建立空域数学模型的方法,本文的研究过程中借助TAAM仿真工具,引入仿真优化思想,能够较好地反映空域的运行特征,有效地解决空域扇区划设问题。
张明[2]2003年在《依据管制员工作负荷的扇区优化研究》文中提出对空域扇区优化问题的研究是空管领域的一项重要的研究课题。该项研究对于保障空域容量和飞行安全均具有重要作用。本文在统计管制员工作负荷和建立空域拓扑结构数学模型的基础上，采用模拟退火算法(SA)实现了空域扇区优化设计。在对厦门管制区的优化结果进行分析的基础上，提出了基于有限元的优化方法。通过实际空域设计的算例计算，验证了扇区优化数学理论正确性，比较两种算法的优化结果，证明了改进的优化算法更具合理性。
吕焕亮[3]2014年在《基于灵活使用空域概念的扇区组合优化》文中研究指明欧控组织提出了灵活使用空域概念，旨在通过空域的灵活使用增大空域容量，以适应未来不断增加的空中交通流量。近几年来，随着我国民航事业的飞速发展，空域紧张状况也越来越严重，所以，灵活使用空域也将是未来我国民航发展的趋势。根据灵活使用空域的概念，我们需要对空域进行动态管理，一个重要的方面是对现有航路结构进行动态规划，减少因流量控制导致的航班延误，另一个重要方面则是根据动态空域配置的概念对空域进行扇区划分，通过扇区的动态管理解决流量时段分布不均的问题，以均衡管制员的工作负荷。本文通过借鉴国内外相关研究资料，针对当前很多空管单位划设辅助扇区的需求，提出了基于灵活使用空域概念的扇区组合优化方案。首先对灵活使用空域概念进行了详细介绍，采用其中临时隔离区和条件航路的概念建立航路规划的数学模型并进行了求解，对航路进行了动态调整。建立动态空域网络拓扑结构，利用Voronoi图对动态空域进行单元划分，以管制员工作负荷均衡为目标，利用改进的离散粒子群优化算法对各时段空域单元进行组合优化，并将各时段优化结果进行整合，确定动态扇区边界，通过对动态扇区边界的控制实现扇区的动态管理。最后通过对成都终端区空域进行扇区组合优化，证明了此方法的可行性。
张璋[4]2017年在《基于仿真和工作负荷的容量评估及扇区优化》文中研究说明近几年,在中国经济高速发展的推动下,我国民航事业面临跨越式发展带来的流量剧增、空域运行环境日益复杂等问题,流量管理与控制成为首要的工作重点。与此同时,空域结构随之不断调整,使得之前的空域交通流分布以及扇区结构的规划逐渐变得不合理。因此,高效准确的对空域容量进行评估,保证扇区划设合理,对于减轻管制员工作负荷、提高空域容量以及确保民航的安全运行具有重要的推动作用。本文以贵阳空域为例,针对上述问题对扇区容量评估和扇区优化进行了进一步研究。首先,对TAAM仿真工具进行了简要说明,并分析了贵阳空域运行现状中存在的问题。然后,利用自主开发的容量评估工具,基于管制模拟机对贵阳进近扇区进行了容量评估,并在此基础上研究了基于TAAM仿真工具的容量评估方法,找出了实际负荷数据与TAAM中虚拟负荷的映射关系。最后,以均衡各扇区管制负荷为目标,提出了一种基于遗传算法并结合TAAM仿真工具来实现的扇区优化方法。对以往基于负荷均衡的目标函数和空域剖分方法进行了改进,利用K均值聚类算法来确定Voronoi剖分所需的关键点,并采用新的编码策略,以扇区中心坐标为基因,聚集扇区中心最近的泰森多边形完成扇区构建。本文通过实例分析,进一步验证了所提出的扇区容量评估方法与扇区优化方法的可行性及有效性。对快速准确的评估空域容量,平衡管制员工作负荷,实现空域资源的充分利用等具有十分重要的实际意义。
令璐璐[5]2018年在《基于管制负荷的西安终端区扇区动态优化》文中研究指明随着近年来民航的快速发展,空中交通流量骤增,导致现有的空域资源与日益增长的空中交通流量之间的矛盾日益突出。终端区作为衔接机场和航路的过渡空域,空中交通状况最复杂,是限制整个空域容量的瓶颈。由于终端区扇区划分不合理或原来扇区划分不适应目前空中交通流状况,一方面导致各扇区之间管制负荷不均衡,产生短板效应,严重制约整个终端区容量;另一方面导致扇区动态拆分和合并缺乏合理性,降低空域利用率和工作效率。因此,终端区扇区的动态优化,使各扇区管制员负荷相对均衡,扇区拆合更具科学性和合理性,对提升整个终端区容量和空域利用率,保证飞行安全有重要的意义。本文以西安终端区为例,首先介绍了扇区划分的基本理论,Voronoi图的原理和生成方法。其次,考虑空域复杂度对管制员负荷的影响,构建空域复杂度计算模型,结合DOROTASK方法,提出了基于空域复杂度动态加权的管制员负荷量化方法,并详细阐述运用遗传算法进行扇区优化的具体步骤和方法。最后,基于西安终端区现状,统计分析西安终端区交通流量状况及管制员具体管制任务,量化管制员负荷,依据管制负荷均衡原则,运用MATLAB中遗传算法工具对西安终端区扇区优化,实现扇区动态拆分与合并。并对比优化前后容量和管制员负荷的变化,验证了优化效果。
许琴琴[6]2012年在《区域管制扇区动态划设方法研究及其应用》文中研究指明目前我国的空域容量已经不能很好地满足民航运输发展的需要，空域的实际容量主要受限于管制员的业务素质和承受能力。为了提高空域的实际容量，一种方法就是扇区重新划设，另一种方法就是给管制员提供决策辅助工具，从而降低管制员的工作负荷。提供科学合理的扇区划设方案，实现管制员工作任务的合理分配，从而增加空域容量，提高空域利用率，已经成为空管部门面临的紧迫问题。目前的扇区划设方案主要有静态的和动态的两种，静态的方案不能随流量变化适时划设，动态的可以随着流量的变化实时统计管制员工作负荷并作为依据进行扇区划设，具有很强的现实意义。迄今为止对于静态划设方案的研究比较多，动态划设方案研究起步较晚。本文通过研究相关资料，结合现实的空管环境，提出了基于加权Voronoi图的扇区单元初始化分方法，然后引入改进蚁群算法将初始的扇区单元进行优化组合，实现区域管制扇区的动态划设，并在此基础上实现了扇区动态划设仿真系统的设计。论文首先对扇区划设理论进行了系统的研究分析，包括扇区的结构特征以及扇区划分的原则等；接着对扇区的管制员工作负荷进行了分类并建立统计模型，然后研究了Voronoi图的概念及其构造方法以及加权Voronoi图的理论，并以导航点、航路交差点、区域边界点等作为固定关键点，以实时航线交叉点作为临时关键点，以管制员工作负荷相关因子作为权值，给出加权Voronoi构造方法形成初始扇区单元，并给出了工作负荷动态改变时的扇区单元调整方法；随后，在基于管制员负载均衡的基础上，基于改进蚁群算法，在满足扇区划设的相关约束条件下，对扇区单元进行优化组合，形成给定区域的最终扇区；最后，采用VC++6.0作为开发平台，以c++面向对象开发语言作为开发语言，基于开源GIS组件MapWinGIS技术进行的集成开发，以应用软件MicrosoftAccess2003为后台数据库管理平台，在Windows XP环境下完成了区域管制扇区动态划设仿真系统的设计开发，并给出了仿真结果，证明了该优化划设方法的有效性。
肖遥[7]2015年在《基于交通流的叁维扇区划设方法研究》文中研究说明当前的中国民航业正处于快速发展阶段,持续增长的空中交通流量,不断开发的新航线,使得空域网络的布局更显复杂,飞机的空中运行构成了密集的空中交通流。由于飞机的运行状态具有差异性,因此使得交通流复杂多变。作为评估这一特性的空中交通复杂度,可以决定管制员工作负荷的大小。目前,部分地区管制员工作负荷接近或超过管制员可承受工作负荷,而某些地区管制员却长期处于低负荷工作状态。扇区管制员工作负荷的不均衡阻碍了民航业发展。通过分析空域结构,对扇区进行合理划设,不仅能够增大空域容量,还能够减少并平衡各扇区的管制员工作负荷,这对于飞行安全具有重要意义。国内外关于扇区划设研究重点主要集中在二维平面上的划设。而二维扇区的划设忽略了高度这一因素,不能很好地反映出空域的实际情况,因此研究方向正趋于叁维扇区的划设。管制员工作负荷是决定扇区如何进行划设的核心要素。本文首先对能够用量化数据来表征交通流特性的空中交通复杂度进行分析,并从雷达数据中提取有关参数,建立管制员工作负荷的计算模型。而关于叁维扇区的划设,本文采取了降维处理方法,先采用层次聚类法划设高低扇区,确定高低扇区边界线,按照均衡各扇区管制员工作负荷的要求做出边界线的调整。再分别在高低扇区上采用改进的栅格生长法——基于正六边形的区域生长法进行二维扇区划设,将划设好的高低扇区在叁维空间上进行投影,得到划设结果。最后以厦门扇区为例,运用此方法进行叁维扇区的划设,其生成结果表明该方法的可行性。
高兴[8]2016年在《面向动态容量的区域管制扇区分类研究》文中认为准确的对扇区容量进行评估是实施高效的空中交通流量管理的基础。现阶段对扇区容量的研究主要针对的是扇区静态容量,对扇区动态容量的研究较少,并且对扇区动态容量的影响因素的研究主要停留在文字层面,因此对扇区动态容量影响因素进行量化研究对今后评估扇区动态容量有一定的帮助作用。本文通过分析扇区动态容量的定义以及管制员工作负荷和扇区动态容量的关系,借鉴影响管制员工作负荷的因素,确定出可量化的扇区动态容量的影响因素,并利用主成分分析法和PSO-Kmeans算法对扇区进行聚类,描述类别与动态容量影响因素的关系,为进行动态容量评估奠定基础。本文首先从扇区交通运行以及管制员工作表现两个角度分析了影响管制员工作负荷的因素,并对影响因素进行了基于加权灰色关联度的分析。其次本文根据扇区动态容量的定义,参考影响管制员工作负荷的因素,从扇区可用空域资源、空中交通流以及管制服务叁个角度对影响扇区容量的因素进行了分析与归纳,并按照静态因素和动态因素对其进行分类,从影响因素中提取具有时变性的动态因素建立了扇区动态容量影响因素指标体系,并且利用主成分分析法对北京区管中心10个扇区的数据进行了影响因素分析,通过对样本数据的主成分解释明确了指标体系中各指标的重要程度。最后,采用PSO-Kmeans聚类法对上述扇区的各主成分因子得分进行聚类。通过计算不同K值下的轮廓系数,确定了聚类效果最佳的K值,并且验证了聚类的有效性,最后将聚类所得的类别定义为扇区分类,并分析了不同分类的管制员工作负荷水平。
谢鹏[9]2012年在《机场终端区扇区优化技术研究》文中指出随着我国国民经济的不断增长，空中交通流量日益加大。空域结构及交通流分布的不合理性导致空域容流匹配之间的矛盾日益突出，空中交通拥挤问题和航班延误问题愈演愈烈，这也使管制与飞行工作存在一定的安全隐患。鉴于机场终端区是限制空域运行能力的主要瓶颈，因此对机场终端区进行科学、合理地规划便成为增强空域运行能力的必由之路。扇区优化技术作为终端区规划中的重要组成部分，对于提高空域资源利用率、合理分布空中交通流，从而提升终端区空域容量，保障飞行安全具有极其重要而深远的战略意义。本文根据我国终端区空域的实际情况和当前存在的问题，在终端区扇区划分相关研究的基础之上，提出一种基于空中交通复杂度均衡的高低扇扇区划分方法。主要考虑对管制员工作负荷造成影响的终端区空域航路、航线结构、航空器飞行类型、机型等空域本质和交通流特性。首先分析总结了近些年来国内外相关研究现状的情况，再详细地介绍了终端区空域规划和扇区划分的基础理论、规定和原则等。然后引出了Voronoi图的定义和生成方法，并提出了以交通密度为核心的空中交通复杂度的影响因素和统计计算方法，再在均衡各扇区交通复杂度的基础之上，完整系统地分析了扇区划分的约束条件并对之量化处理作为约束函数来构成机场终端区扇区优化划分模型；并以中南地区的广州机场终端区扇区划分为例，通过分支界定法，实现广州机场终端区扇区划分的优化，验证本文扇区优化模型和算法的有效性和可行性。此外，本文还提出了一种基于空域块的动态扇区划分，旨在解决终端区扇区实际运行中繁忙时段内出现的扇区流量超过容量的情况，进一步均衡终端区各扇区的流量和管制员工作负荷，并通过实例验证了该方法的科学性和合理性。
胡婧[10]2014年在《空域扇区的动态规划方法研究》文中提出随着我国国民经济的不断增长,民航空域流量也越来越大,不合理的空域容量分配导致空中交通拥堵问题以及航班延误问题越来越严重,使空域的安全飞行有了一定的安全隐患。扇区优化技术作为空域规划中的一个重要分支,对提高空域资源的利用率、空中交通流的合理分布,保障飞行安全有效进行具有极大的研究意义。本文结合了Voronoi图和加权Voronoi图的基本原理以及生成方法的基础上,提出使用空中交通复杂度模型来间接评估扇区容量。提出空中交通复杂度需要考虑的影响因素有空域结构、冲突类型、冲突发生的高度、飞行速度的变化、交通混合度、调度指令密度以及天气情况等。通过对厦门管制区进行加权Voronoi图的扇区单元生成,建立空中交通复杂度模型,基于均衡原则,采用生长算法快速求出了扇区边界,达到了优化的目的。以西安终端区为例,提出选取航路点、冲突发生位置点、重要导航台位置作为生成元,加入交通流量作为权重值生成扇区单元图,通过统计西安五一黄金假期的流量数据,计算出相应区域的空中交通复杂度值。在建立了集合划分模型的基础上,通过求解模型,实现了扇区动态开合的自主决策。通过扇区的组合和拆分代价函数得到最终一天内扇区的开合情况,并通过对比验证了扇区调整方法的有效性和科学性。
参考文献：
[1]. 空域扇区划设的仿真优化研究[D]. 周洪升. 中国民航大学. 2018
[2]. 依据管制员工作负荷的扇区优化研究[D]. 张明. 南京航空航天大学. 2003
[3]. 基于灵活使用空域概念的扇区组合优化[D]. 吕焕亮. 中国民用航空飞行学院. 2014
[4]. 基于仿真和工作负荷的容量评估及扇区优化[D]. 张璋. 中国民航大学. 2017
[5]. 基于管制负荷的西安终端区扇区动态优化[D]. 令璐璐. 中国民用航空飞行学院. 2018
[6]. 区域管制扇区动态划设方法研究及其应用[D]. 许琴琴. 重庆大学. 2012
[7]. 基于交通流的叁维扇区划设方法研究[D]. 肖遥. 中国民航大学. 2015
[8]. 面向动态容量的区域管制扇区分类研究[D]. 高兴. 中国民航大学. 2016
[9]. 机场终端区扇区优化技术研究[D]. 谢鹏. 南京航空航天大学. 2012
[10]. 空域扇区的动态规划方法研究[D]. 胡婧. 中国民航大学. 2014
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