CN102147982B - 一种扇区动态容量预测的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种扇区动态容量预测的方法，即采用动态容量预测的方法来预测扇区容量，首先根据航迹信息及相关数据预测未来30分钟管制扇区的动态密度；其次统计记录15个时间片内管制扇区内航空器数量；然后将在每个时间片内扇区动态密度和航空器数量进行一一匹配，并对这些统计的点进行回归分析，进一步确定该时段扇区动态密度与航空器数量之间关系；最后预测拟合曲线的走势，采用本方法来预测扇区容量，管制员的个体差异对预测结果的准确性影响较小、收集数据比较容易，数据量不大，用计算机网络技术平台支持，不额外占用资金，评估简单准确。

Description

一种扇区动态容量预测的方法
技术领域
    本发明涉及空中交通流量管理领域，尤其涉及一种扇区动态容量预测的方法。
背景技术
当前，扇区容量预测的方法主要有四种： 第一种是基于管制员工作负荷的雷达模拟机评估方法，该方法局限于管制员的个体差异和模拟环境对结果的准确性影响较大；第二种是基于历史统计数据分析的评估方法，该方法收集数据比较困难，数据量很大，样本数据的数量和质量直接影响结果的正确性；第三种是基于数学计算模型的评估方法，这种方法的局限在于很难建立一个能够精确描述管制区域的数学模型，而且考虑因素有限，仅仅是实际情况的某种抽象。第四种是基于计算机仿真模型的评估方法，缺点是仿真模型构造和使用需要投入的技术支持和资金较大，评估周期较长。 
而目前国内外尚未有将动态容量预测作为扇区容量预测的方法的报道，因此，扇区动态容量预测的方法将是扇区容量预测的新思路。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，提供一种新的扇区容量预测技术方案，即采用动态容量预测的方法来预测扇区容量。
本发明是这样实现的，一种扇区动态容量预测的方法，所述方法包括如下步骤：
    步骤1、首先根据航迹信息及相关数据（班期时刻表、飞行计划、雷达数据）预测未来30分钟管制扇区的动态密度；其中，以2分钟为一个统计时间片，在30分钟内分别能够统计出15个时间片的动态密度值；
    步骤2、统计记录15个时间片内管制扇区内航空器数量；包括两部分：
a、是在时间片期间进入到管制扇区的航空器数量；
b、是时间片开始时刻的航空器数量，即时间片开始的时刻在管制扇区内飞行的航空器数量；
    步骤3、将在每个时间片内扇区动态密度和航空器数量进行一一匹配，并对这些统计的点进行回归分析，进一步确定该时段扇区动态密度与航空器数量之间关系；
   步骤4、预测拟合曲线的走势，计算当管制扇区的动态密度（管制员的工作负荷）达到所规定允许的阈值（最大负荷值）时，所对应的航空器数量，即管制扇区未来30分钟内的动态容量值。
所述扇区动态容量预测的方法通过计算机管理系统辅助实现，所述计算机管理系统主要由客户端/服务器/数据库模式（C/S/D）网络构成，所述计算机管理系统还包括一个流量监视与告警子系统，所述流量监视与告警子系统，用作所述扇区动态容量预测的方法操作平台。
采用动态容量预测的方法来预测扇区容量，采用本方法来预测扇区容量，管制员的个体差异对预测结果的准确性影响较小、收集数据比较容易，数据量不大，采用计算机网络技术平台支持，不需额外占用资金，评估简单准确。 
附图说明
  图1，是扇区流量统计流程图；
 图2，是动态容量评估流程图；
 图3，是 1000-1030时段动态密度统计及增减趋势图；
图4，是 0900-0930时段动态密度与航班流量的函数关系图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示为扇区流量统计流程；如图2所示为动态容量评估流程；
本发明的实施例以某扇区某年某月某日的航班数据进行模拟仿真，预测评估该扇区的各时段的动态容量值。
应用证据理论的推导，可计算得到本发明中各参量的权值，计算结果如下表所示：
Figure 2011100925371100002DEST_PATH_IMAGE001
首先预测出未来30分钟该扇区中活动航班的航迹，然后每隔2分钟计算一次扇区动态密度，30分钟内会产生15个统计值，然后对这15个点进行曲线拟合。因为是每隔两分钟统计一次该扇区的动态密度值，所以在短时间内动态密度值波动不会很大，基本上是一段有规律的曲线，根据拟合的线段去预测曲线该时段内的走向。当拟合的曲线与动态密度划定的阈值相交时所对应的航班数即为该时间段的容量，也就是在此时段的空中交通态势下管制员所能提供最大服务的航班架次，即扇区动态容量。
    以下是对该扇区1000-1030时段的动态容量计算：
1000-1030时段是该扇区航班流量的高峰时段，每2分钟统计的航班数量在40架次上下浮动，所以该时段的管制工作会非常忙碌，动态密度也会迅速增大，如图3所示，从图3中发现该扇区的动态密度在该时段已经超出了动态密度的阈值，也就是说在该时段管制员已经开始超负荷工作；
以下是1000-1030时段该扇区动态密度与航班数量的函数关系，经过二次拟合所得到的函数关系为：
Figure 2011100925371100002DEST_PATH_IMAGE002
，其中DD表示动态密度。 如图4所示，
从图4中可见，在1000-1030时段该扇区的动态密度已接近或超出所规定的阈值，即管制员在超负荷的工作。此种交通态势下管制员在该时段所能服务的最大航班数量为43架次，而预测的航班流量已超出了容量值，此时需要立刻发出流量拥挤告警，并运行相应的流量管理程序进行航班流量的调控。
    根据上述说明，结合本领域技术可实现本发明的方案。   

Claims (2)

1.一种扇区动态容量预测的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
步骤1、首先根据航迹信息及相关数据中的班期时刻表、飞行计划、雷达数据预测未来30分钟管制扇区的动态密度；其中，以2分钟为一个统计时间片，在30分钟内分别能够统计出15个时间片的动态密度值；
步骤2、统计记录15个时间片内管制扇区内航空器数量，包括两部分：
a、是在时间片期间进入到管制扇区的航空器数量；
b、是时间片开始时刻的航空器数量，即时间片开始的时刻在管制扇区内飞行的航空器数量；
步骤3、将在每个时间片内扇区动态密度和航空器数量进行一一匹配，并对这些统计的点进行回归分析，进一步确定该30分钟时段内扇区动态密度与航空器数量之间关系；
步骤4、预测拟合曲线的走势，计算当管制扇区的动态密度即管制员的工作负荷达到所规定允许的阈值即最大负荷值时，所对应的航空器数量，即管制扇区未来30分钟内的动态容量值。
2.如权利要求1所述的扇区动态容量预测的方法，通过计算机管理系统辅助实现，所述计算机管理系统主要由客户端/服务器/数据库模式即C/S/D网络构成，其特征在于，所述计算机管理系统还包括一个流量监视与告警子系统，所述流量监视与告警子系统，用作所述扇区动态容量预测的方法操作平台。
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