CN109979245B - 飞行流量调控方法和装置 - Google Patents

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CN109979245B CN201711464752.3A CN201711464752A CN109979245B CN 109979245 B CN109979245 B CN 109979245B CN 201711464752 A CN201711464752 A CN 201711464752A CN 109979245 B CN109979245 B CN 109979245B
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Abstract

本发明提供一种飞行流量调控方法和装置。该方法中，根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，采用预先获取的第一模型和第二模型，获取满足预设约束条件的新的飞行计划，第一模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取空中交通拥挤度，第二模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取飞行活动延误代价，约束条件用于对规划的飞行计划和新的飞行计划之间的起飞降落时间和飞行路径进行约束，然后根据新的飞行计划进行飞行流量调控。通过综合考虑民航和军航的飞行计划，实现了民航和军航整体飞行流量的全局调控，并兼顾了空域网络运行的安全性和经济性。

Description

飞行流量调控方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及空中交通管理技术，尤其涉及一种飞行流量调控方法和装置。
背景技术
随着我国航空运输业不断发展和军事斗争准备需要，民用航空(文中简称：民航)飞行量持续快速增长，军事航空(文中简称：军航)飞行量和飞行范围也大幅拓展，有限的空域资源导致民用航空和军事航空之间的飞行矛盾日益凸显。现阶段我国实行航路航线内空域由民用航空管制指挥，航路航线外空域由军事航空管制指挥的飞行管制模式。民用航空管制指挥和军事航空管制指挥之间缺少必要的沟通和协调，导致了大量不必要的飞行活动延误、额外的军民航防相撞风险，以及增加了军民航管制员工作负荷。
空域的拥挤严重威胁着航班的飞行安全，空中交通流量管理是解决空中交通拥挤最为有效和经济的手段。空中交通管理部门依据扇区网络拓扑结构和扇区网络中飞行流量，将空域划分成若干个管制扇区，以扇区为单位向飞行活动提供飞行监视、间隔保持、气象情报咨询等空中交通管理服务。通过优化飞机的起飞时间和飞行路径达到流量调控的目的，从而降低空中交通拥挤度，提高空域的利用率以保证航空运输安全、高效、有序的运行。
现有的空中交通飞行流量调控方法都是针对单一的民用航空飞行流量，无法实现民用航空和军事航空整体飞行流量的全局调控。
发明内容
本发明实施例提供一种飞行流量调控方法和装置，以解决现有技术中无法实现对民航和军航的整体飞行流量进行全局调控的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种飞行流量调控方法，包括：
根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，采用预先获取的第一模型和第二模型，获取满足预设约束条件的新的飞行计划；第一模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取空中交通拥挤度，第二模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取飞行活动延误代价；约束条件用于对规划的飞行计划和新的飞行计划之间的起飞降落时间和飞行路径进行约束；
根据新的飞行计划进行飞行流量调控。
在一种可能的实现方式中，飞行活动延误代价包括军航飞行活动延误代价和民航飞行活动延误代价；
军航飞行活动延误代价包括：专机飞行活动延误代价、重要任务飞行活动延误代价、一般任务飞行活动延误代价和转场飞行活动延误代价，其飞行活动延误代价权重依次降低。
在一种可能的实现方式中，空中交通拥挤度采用管制员工作负荷，第一模型为：
Figure BDA0001530916450000021
其中，f1表示空中交通拥挤度，n表示空域扇区数量，T表示飞行流量调控时间段，ωic(t)表示第i个扇区t时刻的民航管制员工作负荷，ωim(t)表示第i个扇区t时刻的军航管制员工作负荷，
Figure BDA0001530916450000028
表示给平均拥挤和最大拥挤分配不同的权重。
在一种可能的实现方式中，飞行活动延误代价采用采用飞行活动延误成本度量，所述第二模型为：
Figure BDA0001530916450000022
其中，f2表示飞行活动延误总代价，FM1表示专机飞行计划，FM2表示重要任务飞行计划，FM3表示一般任务飞行计划，FM4表示转场飞行计划，FC表示民航飞行计划，nj表示相应类别FMj相对于FC的飞行活动延误代价权重比，根据我国飞行管制规定，民航航班飞行优先级低于重要任务飞行且高于一般任务飞行，故n1>n2>1>n3>n4；
Figure BDA0001530916450000023
和
Figure BDA0001530916450000024
表示单位时间地面等待和空中等待成本，故
Figure BDA0001530916450000025
Figure BDA0001530916450000026
表示规划的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA0001530916450000027
表示规划的飞行计划中飞行活动f的降落时刻，
Figure BDA0001530916450000031
表示新的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA0001530916450000032
表示新的飞行计划中飞行活动f的降落时刻。
在一种可能的实现方式中，约束条件包括：空域容量约束、起飞时间约束、军航特殊间隔约束和飞行距离约束。
在一种可能的实现方式中，空域容量约束包括任意时刻进入任意扇区的飞行活动数量小于等于该扇区的容量。
在一种可能的实现方式中，起飞时间约束包括新的飞行计划中飞行活动的起飞时间与该飞行活动在规划的飞行计划中的起飞时间间隔要满足预设时间间隔要求。
在一种可能的实现方式中，军航特殊间隔约束包括与专机飞行活动在同一机场起飞的其他飞行活动的起飞时间与专机的起飞时间间隔大于等于规定的间隔。
在一种可能的实现方式中，飞行距离约束包括新的飞行计划中各飞行活动的飞行路径的长度小于各飞行活动的最大可飞行距离。
第二方面，本发明实施例提供一种飞行流量调控装置，包括：
获取模块，用于根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，采用预先获取的第一模型和第二模型，获取满足预设约束条件的新的飞行计划；第一模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取空中交通拥挤度，第二模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取飞行活动延误代价；约束条件用于对规划的飞行计划和新的飞行计划之间的起飞降落时间和飞行路径进行约束；
调控模块，用于根据新的飞行计划进行飞行流量调控。
在一种可能的实现方式中，飞行活动延误代价包括军航飞行活动延误代价和民航飞行活动延误代价；
军航飞行活动延误代价包括：专机飞行活动延误代价、重要任务飞行活动延误代价、一般任务飞行活动延误代价和转场飞行活动延误代价，其飞行活动延误代价权重依次降低。
在一种可能的实现方式中，空中交通拥挤度采用管制员工作负荷度量，所述第一模型为：
Figure BDA0001530916450000033
其中，f1表示空中交通拥挤度，n表示空域扇区数量，T表示飞行流量调控时间段，ωic(t)表示第i个扇区t时刻的民航管制员工作负荷，ωim(t)表示第i个扇区t时刻的军航管制员工作负荷，
Figure BDA0001530916450000041
表示给平均拥挤和最大拥挤分配不同的权重。
在一种可能的实现方式中，飞行活动延误代价采用采用飞行活动延误成本度量，所述第二模型为：
Figure BDA0001530916450000042
其中，f2表示飞行活动延误总代价，FM1表示专机飞行计划，FM2表示重要任务飞行计划，FM3表示一般任务飞行计划，FM4表示转场飞行计划，FC表示民航飞行计划，nj表示相应类别FMj相对于FC的飞行活动延误代价权重比，根据我国飞行管制规定，民航航班飞行优先级低于重要任务飞行且高于一般任务飞行，故n1>n2>1>n3>n4；
Figure BDA0001530916450000043
和
Figure BDA0001530916450000044
分别表示单位时间地面等待和空中等待成本，故
Figure BDA0001530916450000045
Figure BDA0001530916450000046
表示规划的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA0001530916450000047
表示规划的飞行计划中飞行活动f的降落时刻，
Figure BDA0001530916450000048
表示新的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA0001530916450000049
表示新的飞行计划中飞行活动f的降落时刻。
在一种可能的实现方式中，约束条件包括：空域容量约束、起飞时间约束、军航特殊间隔约束和飞行距离约束。
在一种可能的实现方式中，空域容量约束包括任意时刻进入任意扇区的飞行活动数量小于等于该扇区的容量。
在一种可能的实现方式中，起飞时间约束包括新的飞行计划中起飞时间与在规划的飞行计划中的起飞时间间隔要满足预设时间间隔要求。
在一种可能的实现方式中，军航特殊间隔约束包括与专机飞行活动在同一机场起飞的其他飞行活动的起飞时间与专机的起飞时间间隔大于等于规定的间隔。
在一种可能的实现方式中，飞行距离约束包括新的飞行计划中各飞行活动的飞行路径的长度小于各飞行活动的最大可飞行距离。
第三方面，本发明实施例提供一种飞行流量调控设备，包括存储器和处理器；
其中，存储器用于存储计算机指令，处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令实现第一方面任一实现方式提供的飞行流量调控方法。
第四方面，本发明实施例提供一种存储介质，包括：可读存储介质和计算机指令，所述计算机指令存储在所述可读存储介质中；所述计算机指令用于实现第一方面任一实现方式提供的飞行流量调控方法。
第五方面，本发明实施例提供一种程序产品，该程序产品包括计算机指令(即计算机程序)，该计算机指令存储在可读存储介质中。飞行流量调控设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该计算机指令，至少一个处理器执行该计算机指令使得飞行流量调控设备实施前述第一方面任一实施方式提供的飞行流量调控方法。
本发明实施例飞行流量调控方法和装置，根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，采用预先获取的度量空中交通拥挤度的第一模型和度量飞行活动延误代价的第二模型，获取满足预设约束条件的新的飞行计划，并根据新的飞行计划进行飞行流量调控，综合考虑了民航和军航的飞行计划，且兼顾了安全性和经济性，实现了民航和军航整体飞行流量的高安全性、高经济性的全局调控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明飞行流量调控方法一实施例的流程图；
图2为本发明飞行流量调控方法应用的示意图；
图3为本发明飞行流量调控装置一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明中的“第一”和“第二”只起标识作用，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明的说明书中通篇提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方法结合在一个或多个实施例中。
在飞行活动中，航空器一般沿着各自规划的航线从起飞机场飞往目的机场，管制员以空域扇区为单元实施飞行管制，保证飞行活动安全、高效、有序运行。机场、扇区构成了空域网络运行的基本单元。由于机场运行能力和管制员管制负荷等原因，机场和扇区的容量是有限的。空中交通飞行流量调控主要是对飞行计划中的起飞降落时间和飞行路径进行调控，以达到空域网络运行经济性和安全性的整体最优。空域网络可以表示为一个有向图P(N,V)，其中，N表示空域网络中的节点，包括机场和空域扇区，V表示空域网络中节点的连接关系。
图1为本发明飞行流量调控方法一实施例的流程图。如图1所示，本实施例提供的飞行流量调控方法，包括：
步骤101：根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，采用预先获取的第一模型和第二模型，获取满足预设约束条件的新的飞行计划。
在本步骤中，第一模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取空中交通拥挤度，第二模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取飞行活动延误代价。约束条件用于对规划的飞行计划和新的飞行计划之间的起飞降落时间和飞行路径进行约束。
本实施例中在构建第一模型和第二模型时，同时考虑了民航的飞行计划和军航的飞行计划。第一模型用于获取空中交通拥挤度，并使空中交通拥挤度最小，以提高航空飞行的安全性。第二模型用于获取飞行活动延误代价，并使飞行活动延误代价最小，以提高航空飞行的经济性。
本实施例中的飞行计划可以包括飞行活动的起飞时间、起飞机场、降落时间、降落机场、飞行路径、最大可飞行距离等。空中交通拥挤度可以采用多种方式进行度量，例如可以采用管制负荷进行度量，或者，可以采用空域网络节点中的飞行活动数量进行度量，空中交通拥挤度与航空飞行的安全性息息相关；飞行活动延误代价也可以采用多种方式进行度量，例如可以采用给乘客和/或航空公司带来的经济损失进行度量，或者，可以采用给军事活动带来的不利影响进行度量，飞行活动延误代价与航空飞行的经济性密切相关。
本实施例中对于根据规划的飞行计划、第一模型和第二模型获取新的飞行计划所采用的具体的工程优化算法不做限定，能够解决该优化问题的优化算法均可以采用，例如，可以采用经典遗传进化算法。
步骤102：根据新的飞行计划进行飞行流量调控。
在本步骤中，根据新的飞行计划中各飞行活动的起飞降落时间以及飞行路径等对民航和军航的飞行活动进行重新规划，完成民航和军航飞行流量的协同调控。
本实施例提供的飞行流量调控方法，根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，采用预先获取的度量空中交通拥挤度的第一模型和度量飞行活动延误代价的第二模型，获取满足预设约束条件的新的飞行计划，并根据新的飞行计划进行飞行流量调控，综合考虑了民航和军航的飞行计划，且兼顾了安全性和经济性，实现了民航和军航整体飞行流量的高安全性、高经济性的全局调控。
在上述实施例的基础上，本实施例针对上述实施例中的飞行活动延误代价进行进一步说明。本实施例提供的飞行流量调控方法中的飞行活动延误代价可以包括：由军航飞行活动延误所产生的军航飞行活动延误代价和由民航飞行活动延误所产生的民航飞行活动延误代价。
军航飞行主要包括战斗飞行、专机飞行、重要任务飞行、一般任务飞行、转场飞行、场内场外飞行等，其重要性和调配优先级依次降低。军航场内场外飞行大都不涉及跨扇区飞行，战斗飞行因其特殊净空要求，两者均不纳入空域网络飞行流量调控范畴。因此，本实施例中的军航飞行活动延误代价可以包括：专机飞行活动延误代价、重要任务飞行活动延误代价、一般任务飞行活动延误代价和转场飞行活动延误代价，其飞行活动延误代价权重依次降低。
本实施例提供的飞行流量调控方法，根据不同种类的军航飞行的重要性和优先级对其采用不同的飞行活动延误代价权重，充分考虑了飞行活动的异质性，使得飞行活动延误代价更能反映真实的情况，进一步优化了空域网络飞行流量调控。
在上述实施例的基础上，本实施例针对上述实施例中的第一模型进行进一步说明。本实施例提供的飞行流量调控方法中的空中交通拥挤度可以采用管制负荷度量，因此，本实施例中的第一模型可以采用最小化空中交通拥挤度，即最小化管制负荷来度量。在一种可能的实现方式中，第一模型可以表示为：
Figure BDA0001530916450000081
其中，f1表示空中交通拥挤度，n表示空域扇区数量，T表示飞行流量调控时间段，ωic(t)表示第i个扇区t时刻的民航管制员工作负荷，ωim(t)表示第i个扇区t时刻的军航管制员工作负荷，
Figure BDA0001530916450000082
表示给平均拥挤和最大拥挤分配不同的权重。
需要说明的是，本实施例中的管制负荷可以包括监视负荷、协调负荷和移交负荷等。其具体的获取方法可以采用本领域通用方法，此处不再赘述。
本实施例提供的飞行流量调控方法，综合考虑了民航管制负荷和军航管制负荷，实现了军航民航飞行流量的协同优化，且通过最小化管制负荷，最小化空中交通拥挤度，提高了飞行流量调控的安全性。
在上述实施例的基础上，本实施例针对上述实施例中的第二模型进行进一步说明。本实施例提供的飞行流量调控方法中的飞行活动延误代价可以采用飞行活动延误时间度量，因此，本实施例中的第二模型可以采用最小化飞行活动延误总代价进行度量。在一种可能的实现方式中，第二模型可以表示为：
Figure BDA0001530916450000091
其中，f2表示飞行活动延误总代价，FM1表示专机飞行计划，FM2表示重要任务飞行计划，FM3表示一般任务飞行计划，FM4表示转场飞行计划，FC表示民航飞行计划，nj表示相应类别FMj相对于FC的飞行活动延误代价权重比，根据我国飞行管制规定，民航航班飞行优先级低于重要任务飞行且高于一般任务飞行，故n1>n2>1>n3>n4；
Figure BDA0001530916450000092
和
Figure BDA0001530916450000093
表示单位时间地面等待和空中等待成本，故
Figure BDA0001530916450000094
Figure BDA0001530916450000095
表示规划的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA0001530916450000096
表示规划的飞行计划中飞行活动f的降落时刻，
Figure BDA0001530916450000097
表示新的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA0001530916450000098
表示新的飞行计划中飞行活动f的降落时刻。
Figure BDA0001530916450000099
表示军航飞行活动延误代价，
Figure BDA00015309164500000910
表示民航飞行活动延误代价。
本实施例提供的飞行流量调控方法，综合考虑了民航飞行活动延误代价和军航飞行活动延误代价，实现了军航民航飞行流量的协同优化，且通过最小化飞行活动延误总代价，提高了飞行流量调控的经济性。
在上述实施例的基础上，本实施例针对上述实施例中的约束条件进行进一步说明。本实施例提供的飞行流量调控方法中的约束条件包括：空域容量约束、起飞时间约束、军航特殊间隔约束和飞行距离约束。
在一种可能的实现方式中，空域容量约束包括任意时刻进入任意扇区的飞行活动数量小于等于该扇区的容量。扇区的容量可以采用扇区能够同时容纳的最大飞行活动数度量，其可以根据扇区的大小、管制负荷、该扇区内的拥挤度需求进行确定。出于安全性考虑，应保证任意时刻任意扇区内的飞行活动数小于该扇区的容量。
在一种可能的实现方式中，起飞时间约束包括新的飞行计划中飞行活动的起飞时间与该飞行活动在规划的飞行计划中的起飞时间间隔要满足预设时间间隔要求。具体时间间隔可以根据军航和民航飞行活动的不同需求，进行差异化设计，例如，民航飞行、专机飞行、重要任务飞行和一般任务飞行等由于乘客乘机原因一般应不提前起飞。民航飞行和一般任务飞行起飞延误应控制在2小时以内。专机飞行和重要任务飞行由于特殊政治要求，起飞延误应控制在30分钟以内。转场飞行较为灵活，起飞时刻可要求在计划时刻前2小时和计划时刻后4小时范围内。
在一种可能的实现方式中，军航特殊间隔约束包括与专机飞行活动在同一机场起飞的其他飞行活动的起飞时间与专机的起飞时间间隔大于等于规定的间隔。专机飞行因其特殊性，需要保证在专机飞行活动起飞机场内专机飞行活动起飞前后一定时间段内无其他飞机起飞，具体时间段的值由各国飞行管制根据实际需要进行设定，例如，可以设为10分钟、20分钟等。
在一种可能的实现方式中，飞行距离约束包括新的飞行计划中各飞行活动的飞行路径的长度小于各飞行活动的最大可飞行距离。航空器携带的燃油数量是有限的，能够支持的最大可飞行距离是一定的，因此，为确保航空飞行的安全性，在飞行流量调控中，需要确保调控后的飞行路径的长度小于最大可飞行距离。
图2为本发明飞行流量调控方法应用的示意图。如图2所示，图中的不规则多边形为划分的空域扇区的示意图，从图中可以看出，从西安到北京可选得飞行路径有3条，分别是路径1、路径2和路径3。由于路径2经过的扇区S发生了拥堵，扇区S内的飞行活动数量超过了其容量，因此在进行飞行流量调控时，路径2不可选；路径3的长度超出了该飞行活动携带燃油的最大可飞行距离，因此在进行飞行流量调控时，路径3也不可选。综合考量了各方面因素，可以确定西安到北京可以选取路径1。
本实施例提供的飞行流量调控方法，通过对起飞时间、降落时间、飞行路径等的约束，进一步保障了飞行流量调控的安全性和经济性。
在上述实施例的基础上，下面采用一个具体的实施例对本发明提供的飞行流量调控方法进行详细说明。本实施例提供的飞行流量调控方法中的第一模型、第二模型和约束条件可以分别表示如下：
本实施例提供的飞行流量调控方法中的第一模型为：
Figure BDA0001530916450000101
其中，f1表示空中交通拥挤度，n表示空域扇区数量，T表示飞行流量调控时间段，ωic(t)表示第i个扇区t时刻的民航管制员工作负荷，ωim(t)表示第i个扇区t时刻的军航管制员工作负荷，
Figure BDA0001530916450000111
表示给平均拥挤和最大拥挤分配不同的权重。
本实施例提供的飞行流量调控方法中的第二模型为：
Figure BDA0001530916450000112
其中，f2表示飞行活动延误总代价，FM1表示专机飞行计划，FM2表示重要任务飞行计划，FM3表示一般任务飞行计划，FM4表示转场飞行计划，FC表示民航飞行计划，nj表示相应类别FMj相对于FC的飞行活动延误代价权重比，根据我国飞行管制规定，民航航班飞行优先级低于重要任务飞行且高于一般任务飞行，故n1>n2>1>n3>n4；
Figure BDA0001530916450000113
和
Figure BDA0001530916450000114
分别表示单位时间地面等待和空中等待成本，故
Figure BDA0001530916450000115
Figure BDA0001530916450000116
表示规划的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA0001530916450000117
表示规划的飞行计划中飞行活动f的降落时刻，
Figure BDA0001530916450000118
表示新的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA0001530916450000119
表示新的飞行计划中飞行活动f的降落时刻。
本实施例提供的飞行流量调控方法中的空域容量约束为：
Figure BDA00015309164500001110
其中，Ci(t)表示扇区i在t时刻的容量，F表示飞行计划，包括军航飞行计划FM和民航飞行计划FC。其表明，在任意时刻t任意扇区i内的飞行活动数量应小于等于该扇区的容量。
本实施例提供的飞行流量调控方法中的起飞时间约束为：
Figure BDA00015309164500001111
其表明，民航飞行和一般任务飞行的起飞延误应控制在2小时以内，专机飞行和重要任务飞行的起飞延误应控制在30分钟以内，转场飞行的起飞时刻可控制在计划时刻前2小时和计划时刻后4小时范围内。
本实施例提供的飞行流量调控方法中的军航特殊间隔约束为：
Figure BDA00015309164500001112
其中，f为任意飞行活动，g为专机飞行活动，
Figure BDA00015309164500001113
和
Figure BDA00015309164500001114
分别表示飞行活动f和飞行活动g的起飞机场，
Figure BDA00015309164500001115
和
Figure BDA00015309164500001116
分别表示飞行活动f和飞行活动g的起飞时间。其表明，在任一专机飞行活动g起飞的机场
Figure BDA0001530916450000121
内专机飞行活动g起飞前后10分钟内无其他飞机起飞。
本实施例提供的飞行流量调控方法中的飞行距离约束为：
Figure BDA0001530916450000122
其中，Df表示新的飞行计划中飞行活动f的飞行路径长度，
Figure BDA0001530916450000123
表示飞行活动f起飞点和降落点之间的最短飞行距离，α表示燃油冗余度，0<α<1其具体取值根据实际需要进行设定，例如，当α＝0.3时，若飞行活动f起飞点和降落点之间的直线距离为1000公里，则飞行活动f携带的燃油最大可飞行距离为1300公里。其表明，调控后的飞行活动f的飞行路径的长度应小于最大可飞行距离。
本实施例提供的飞行流量调控方法，根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，使第一模型和第二模型同时达到最小，获取满足预设的空域容量约束、起飞时间约束、军航特殊间隔约束和飞行距离约束的新的飞行计划，并根据新的飞行计划进行飞行流量调控。
本实施例提供的飞行流量调控方法，基于军航和民航的共同管制负荷，充分考虑了军航重点飞行计划调配代价，满足不同飞行活动特殊管制要求，实现了军航和民航的全局飞行流量的兼顾空域网络运行安全性和经济性的多目标协同优化调控。
图3为本发明飞行流量调控装置一实施例的结构示意图，如图3所示，本实施例提供的飞行流量调控装置30包括获取模块301和调控模块302。
获取模块301，用于根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，采用预先获取的第一模型和第二模型，获取满足预设约束条件的新的飞行计划；第一模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取空中交通拥挤度，第二模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取飞行活动延误总代价；约束条件用于对规划的飞行计划和新的飞行计划之间的起飞降落时间和飞行路径进行约束；
调控模块302，用于根据新的飞行计划进行飞行流量调控。
本实施例提供的飞行流量调控装置，可以用于执行图1所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
在一种可能的实现方式中，飞行活动延误总代价包括军航飞行活动延误代价和民航飞行活动延误代价；
军航飞行活动延误代价包括：专机飞行活动延误代价、重要任务飞行活动延误代价、一般任务飞行活动延误代价和转场飞行活动延误代价，其飞行活动延误代价权重依次降低。
在一种可能的实现方式中，空中交通拥挤度采用管制员工作负荷度量，第一模型为：
Figure BDA0001530916450000131
其中，f1表示空中交通拥挤度，n表示空域扇区数量，T表示飞行流量调控时间段，ωic(t)表示第i个扇区t时刻的民航管制员工作负荷，ωim(t)表示第i个扇区t时刻的军航管制员工作负荷，
Figure BDA0001530916450000132
表示给平均拥挤和最大拥挤分配不同的权重。
在一种可能的实现方式中，飞行活动总延误代价采用飞行活动延误成本度量，第二模型为：
Figure BDA0001530916450000133
其中，f2表示飞行活动延误总代价，FM1表示专机飞行计划，FM2表示重要任务飞行计划，FM3表示一般任务飞行计划，FM4表示转场飞行计划，FC表示民航飞行计划，nj表示相应类别FMj相对于FC的飞行活动延误代价权重比，根据我国飞行管制规定，民航航班飞行优先级低于重要任务飞行且高于一般任务飞行，故n1>n2>1>n3>n4；
Figure BDA0001530916450000134
和
Figure BDA0001530916450000135
表示单位时间地面等待和空中等待成本，故
Figure BDA0001530916450000136
Figure BDA0001530916450000137
表示规划的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA0001530916450000138
表示规划的飞行计划中飞行活动f的降落时刻，
Figure BDA0001530916450000139
表示新的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure BDA00015309164500001310
表示新的飞行计划中飞行活动f的降落时刻。
在一种可能的实现方式中，约束条件包括：空域容量约束、起飞时间约束、军航特殊间隔约束和飞行距离约束。
在一种可能的实现方式中，空域容量约束包括任意时刻进入任意扇区的飞行活动数量小于等于该扇区的容量。
在一种可能的实现方式中，起飞时间约束包括新的飞行计划中飞行活动的起飞时间与该飞行活动在规划的飞行计划中的起飞时间间隔要满足预设时间间隔要求。
在一种可能的实现方式中，军航特殊间隔约束包括与专机飞行活动在同一机场起飞的其他飞行活动的起飞时间与专机的起飞时间间隔大于等于规定的间隔。
在一种可能的实现方式中，飞行距离约束包括新的飞行计划中各飞行活动的飞行路径的长度小于各飞行活动的最大可飞行距离。
本发明实施例提供一种飞行流量调控设备，包括存储器和处理器；
其中，存储器用于存储计算机指令，处理器用于运行所述存储器存储的计算机指令实现第一方面任一实现方式提供的飞行流量调控方法。
本发明实施例提供一种存储介质，包括：可读存储介质和计算机指令，所述计算机指令存储在所述可读存储介质中；所述计算机指令用于实现第一方面任一实现方式提供的飞行流量调控方法。
本发明实施例提供一种程序产品，该程序产品包括计算机指令(即计算机程序)，该计算机指令存储在可读存储介质中。飞行流量调控设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该计算机指令，至少一个处理器执行该计算机指令使得飞行流量调控设备实施前述第一方面任一实施方式提供的飞行流量调控方法。
在上述飞行流量控制设备的具体实现中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application SpecificIntegrated Circuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种飞行流量调控方法，其特征在于，包括：
根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，采用预先获取的第一模型和第二模型，获取满足预设约束条件的新的飞行计划；所述第一模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取空中交通拥挤度，所述第二模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取飞行活动延误代价；所述约束条件用于对规划的飞行计划和所述新的飞行计划之间的起飞降落时间和飞行路径进行约束；
根据所述新的飞行计划进行飞行流量调控；
所述第一模型为：
Figure FDA0002610517700000011
其中，f1表示空中交通拥挤度，n表示空域扇区数量，T表示飞行流量调控时间段，ωic(t)表示第i个扇区t时刻的民航管制员工作负荷，ωim(t)表示第i个扇区t时刻的军航管制员工作负荷，
Figure FDA00026105177000000110
表示给平均拥挤和最大拥挤分配不同的权重；所述空中交通拥挤度采用管制员工作负荷度量；
所述第二模型为：
Figure FDA0002610517700000012
其中，f2表示飞行活动延误总代价，FM1表示专机飞行计划，FM2表示重要任务飞行计划，FM3表示一般任务飞行计划，FM4表示转场飞行计划，FC表示民航飞行计划，nj表示相应类别FMj相对于FC的飞行活动延误代价权重比，n1＞n2＞1＞n3＞n4；
Figure FDA0002610517700000013
和
Figure FDA0002610517700000014
分别表示单位时间地面等待和空中等待成本，
Figure FDA0002610517700000015
Figure FDA0002610517700000016
表示规划的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure FDA0002610517700000017
表示规划的飞行计划中飞行活动f的降落时刻，
Figure FDA0002610517700000018
表示新的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure FDA0002610517700000019
表示新的飞行计划中飞行活动f的降落时刻；所述飞行活动延误代价采用飞行活动延误成本度量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述飞行活动延误代价包括军航飞行活动延误代价和民航飞行活动延误代价；
所述军航飞行活动延误代价包括：专机飞行活动延误代价、重要任务飞行活动延误代价、一般任务飞行活动延误代价和转场飞行活动延误代价，其飞行活动延误代价权重依次降低。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括：空域容量约束、起飞时间约束、军航特殊间隔约束和飞行距离约束。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述空域容量约束包括任意时刻进入任意扇区的飞行活动数量小于等于该扇区的容量。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述起飞时间约束包括所述新的飞行计划中飞行活动的起飞时间与该飞行活动在所述规划的飞行计划中的起飞时间间隔要满足预设时间间隔要求。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述军航特殊间隔约束包括与专机飞行活动在同一机场起飞的其他飞行活动的起飞时间与所述专机的起飞时间间隔大于等于规定的间隔。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述飞行距离约束包括所述新的飞行计划中各飞行活动的飞行路径的长度小于所述各飞行活动的最大可飞行距离。
8.一种飞行流量调控装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据规划的每个民航的飞行计划和每个军航的飞行计划，采用预先获取的第一模型和第二模型，获取满足预设约束条件的新的飞行计划；所述第一模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取空中交通拥挤度，所述第二模型用于根据民航的飞行计划和军航的飞行计划获取飞行活动延误代价；所述约束条件用于对规划的飞行计划和新的飞行计划之间的起飞降落时间和飞行路径进行约束；
调控模块，用于根据所述新的飞行计划进行飞行流量调控；
所述第一模型为：
Figure FDA0002610517700000021
其中，f1表示空中交通拥挤度，n表示空域扇区数量，T表示飞行流量调控时间段，ωic(t)表示第i个扇区t时刻的民航管制员工作负荷，ωim(t)表示第i个扇区t时刻的军航管制员工作负荷，
Figure FDA0002610517700000022
表示给平均拥挤和最大拥挤分配不同的权重；所述空中交通拥挤度采用管制员工作负荷度量；
所述第二模型为：
Figure FDA0002610517700000031
其中，f2表示飞行活动延误总代价，FM1表示专机飞行计划，FM2表示重要任务飞行计划，FM3表示一般任务飞行计划，FM4表示转场飞行计划，FC表示民航飞行计划，nj表示相应类别FMj相对于FC的飞行活动延误代价权重比，n1＞n2＞1＞n3＞n4；
Figure FDA0002610517700000032
和
Figure FDA0002610517700000033
分别表示单位时间地面等待和空中等待成本，
Figure FDA0002610517700000034
Figure FDA0002610517700000035
表示规划的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure FDA0002610517700000036
表示规划的飞行计划中飞行活动f的降落时刻，
Figure FDA0002610517700000037
表示新的飞行计划中飞行活动f的起飞时刻，
Figure FDA0002610517700000038
表示新的飞行计划中飞行活动f的降落时刻；所述飞行活动延误代价采用飞行活动延误成本度量。
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