CN115273563A - 地区多机场协同放行中飞越航班决策方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，包括：对地区管辖的航班计划进行预处理；选择飞越航班、地区放行航班、地区降落航班参与地区协同放行；判断航班是否受流控影响；计算受流控影响的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班的航班优先级、排序优先级；建立飞越航班、地区放行航班、地区降落航班时空混合模式模型；实现飞越航班、地区放行航班、地区降落航班时空混合模式的排序算法；处理飞越航班、地区放行航班、地区降落航班排序结果。本发明实现了飞越航班与地区降落航班在地区入界点的排序，实现了飞越航班与地区放行航班在出界点的排序。

Description

地区多机场协同放行中飞越航班决策方法

技术领域

本发明属于空中交通管理技术领域和计算机辅助决策领域，具体涉及一种地区多机场协同放行中飞越航班决策方法。

背景技术

民航运行环境具有复杂性高、时变性强的特点，航班的放行管理决策始终处于不断更新，不断适应的迭代过程中。国内外已有相关的技术方法及应用系统主要侧重于对地区放行航班的管理，但缺少对地区管辖范围内飞越航班、地区降落航班以及地区放行航班的统筹管理。

中国发明专利申请号为CN201310370963.6，名称为“多机场协同放行系统航班排序决策方法”中提出了本地区与外区管制移交点、起飞、推出等关键节点的建议时间计算方法，考虑了航班如何按照流控间隔要求有序放行，并给参与放行的各管制单位、机场、航空公司提供统一的放行序列。通过将航班排序结果及航班建议推出时间向各协作运行单位发布以实现多机场协同放行。

然而，现有技术中只考虑了航班在流控点处按照间隔要求有序放行，没有考虑如何降低飞越航班对地区放行航班的影响，尤其是飞越航班在飞入地区管辖范围受流控影响后，在飞出地区时对地区放行航班的影响；所以在飞越航班的流量大、飞行密集、受流控影响的情况下，地区放行航班容易出现延误大、起飞时隙跳变次数多的情况。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，以解决现有技术中的飞越航班受流控影响后导致地区放行航班起飞时隙跳变次数多、延误大的问题。本发明通过航班优先级划分、排序优先级划分、飞越航班排序优先级动态更新、飞越航班参与两轮排序的方法，实现了飞越航班与地区降落航班在地区入界点的排序，实现了飞越航班与地区放行航班在出界点的排序。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，步骤如下：

1)对地区管辖的航班计划进行预处理，包括飞越地区的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班；

2)选择飞越航班、地区放行航班、地区降落航班参与地区协同放行；

3)将参与协同放行的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班与流控关联，判断航班是否受流控影响；

4)计算受流控影响的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班的航班优先级、排序优先级；

5)构建飞越航班、地区放行航班、地区降落航班时空混合模式模型；

6)建立飞越航班、地区放行航班、地区降落航班时空混合模式的排序算法；

7)处理飞越航班、地区放行航班、地区降落航班排序结果。

进一步地，所述步骤1)具体包括：

11)筛选途径本地区的航班计划：从民航统一飞行计划系统获取未来5天的航班计划，根据航路信息筛选出途径本地区的航班计划；若航班非本区起飞且非本区降落，但航路经过本地区，则称为飞越航班；若航班从本区起飞、非本区降落,则称为地区放行航班；若航班在本区降落,则称为地区降落航班；航班飞入本区的航路点称为入界点，飞出本区的航路点称为出界点；

12)分配跑道、进场航线和离场航线：飞越航班不需要地区放行系统分配跑道和进场航线、离场航线；地区降落航班需要根据降落机场的跑道运行规则和跑道策略分配降落跑道，再根据降落跑道和进场航线分配规则分配进场航线；地区放行航班需要根据起飞机场的跑道运行规则和跑道策略分配起飞跑道，再根据起飞跑道和离场航线分配规则分配离场航线；

13)根据历史飞行计划统计数据和民航飞行规则，应用航路动态预测模型计算飞越航班、地区放行航班、地区降落航班飞行到达各航路点的时间、高度、速度、航向；根据航路点的预计飞行高度和航路点经纬度分析航班经过的扇区，预测航班的进出扇时间；根据航班经过的扇区以及扇区与管制单位的归属关系，分析航班经过的管制单位，以及航班经过的管制单位移交点；

14)根据雷达航迹实时修正航路点信息，判断航路点是否已飞过，进而判断航班状态；如果航班在空中飞行，则判断航班是否在本区内飞行、未飞入本地区或已飞出本地区。

进一步地，所述步骤2)具体包括：

21)按照航路点时间选择参与排序的航班：在未来VSP1小时内飞行进入地区管辖范围的飞越航班和地区降落航班参与地区放行管制，其中VSP1取2小时；地区放行航班，如果派发过领航报且航班的预计撤轮挡时间在VSP2小时内参与地区放行管制，其中VSP2取2小时；

22)按照航班执行情况过滤参与排序的航班：未按点执行的航班不参与计算，包括两种情况，一是已过预计入境时间仍未起飞的国际航班；二是当前时间已过目标许可开车时间后VSP3、仍未准备好的本地区放行航班，VSP3取10分钟。

进一步地，所述步骤3)具体包括：

31)依据航班的飞行属性判断是否受流控影响；对于飞越航班，先从外区飞进本地区受入界点流控影响，再从本地区飞出受出界点流控的影响；对于地区放行航班，在飞出本地区时受出界点流控的影响，不受入界点流控的影响；对于地区降落航班，在从外区飞进本地区受入界点流控影响，不受出界点流控的影响；

32)判断航班是否满足流控限制的移交关系：通过根据步骤1)中预处理得到的航班所有航路点所属管制单位来分析相邻两个航路点是否分别属于流控受限单位、流控发起单位；如果前一航路点属于流控受限单位，后一航路点属于流控发起单位，则该航班满足流控限制的移交关系，进入步骤33)；否则认为该航班不受流控影响；

33)判断航班是否飞行经过流控限制点、经过流控限制点的时间是否在流控限制时段内及经过流控限制点的预测高度是否符合流控限制的移交高度要求；

34)判断航班的飞行轨迹信息是否满足流控的豁免交通流条件；如果航班经过流控限制点前、后的飞行轨迹均符合豁免交通流的筛选条件，则航班不受流控影响；否则进入步骤35)；

35)判断航班的飞行轨迹信息是否满足流控的限制交通流条件；如果航班经过流控限制点前、后的飞行轨迹均符合限制交通流的筛选条件，则判定航班受流控影响；否则判断航班不受流控影响。

进一步地，所述步骤33)具体包括：

331)如果航班的预测航路点未包含流控限制点，则航班不受该流控影响；否则继续判断经过流控限制点的时间是否在流控限制的时段内；

332)如果航班经过流控限制点的时间早于流控开始时间或晚于流控结束时间，则认定航班不受该流控影响；否则继续判断航班经过流控限制点的预测高度是否在流控限制的移交高度范围内；

333)如果航班经过流控限制点的预测高度不在流控限制的移交高度范围内，则航班不受流控影响；否则继续判断航班是否满足流控其他限制条件。

进一步地，所述步骤4)具体包括：

41)计算航班优先级：根据航班的状态属性划分优先级，已起飞的空中航班优先级设置为优先级1；根据航班的飞行类型划分优先级，重要航班(包括专机、要客、军航)的优先级设置为优先级2；根据人工设置情况划分优先级，被人工干预过的航班优先级设置为优先级3；根据豁免情况划分优先级，被流控豁免的航班优先级设置为优先级4；其他航班的优先级设置为优先级5；

42)计算航班的排序优先级：考虑飞越航班进、出区域的飞行态势，与地区降落航班在入界点共同受到入界点流控的影响，需与地区降落航班在入界点按照流控间隔要求排序；与地区放行航班在出界点共同受到出界点流控的影响，需与地区放行航班在出界点按照流控间隔要求排序；飞越航班需要进行两轮排序，每次计算的排序基准选择方法如下：

飞越航班与地区降落航班排序时，基于先到入界点先服务的原则，均选择预计到达入界点的时间为排序基准；

飞越航班与地区放行航班排序时，考虑飞越航班在入界点受流控影响产生了延误，更新排序基准为受入界点流控影响延误后的预计到达出界点时间，地区放行航班选择预计到达出界点时间为排序基准。

进一步地，所述步骤5)具体包括：

51)定义数据集合，包括航班集合和流控集合；受流控影响航班是时空混合模式模型中的航班集合，具有以下属性：航班号、起飞机场、降落机场、计划状态、航路点的预计过点时间与高度、预计飞行过程中经过的扇区、管制单位、航班优先级、排序优先级；影响航班的流控是时空混合模式模型中的流控集合，具有以下属性：流控生效开始时间、流控失效时间、流控限制航路点、限制航路点的移交高度、限制发起单位、限制受限单位、限制交通流、豁免交通流；

52)确定时空混合模式模型目标和约束；将飞越航班集合中的单个航班延误最小作为目标，航班集合中的飞越航班排序需要满足以下要求：

入界点、出界点相同的同高度层飞越航班，先到达入界点的航班先安排飞出出界点；

飞越航班和地区降落航班在同高度层经过同一入界点需满足流控间隔要求；

飞越航班和地区放行航班在同高度层经过同一出界点需满足流控间隔要求；

53)按排序优先级建立待排序的航班次序队列；所有受流控影响的航班均为待排序的航班；地区降落航班和飞越航班经过入界点受流控影响，需在入界点按照流控间隔要求移交，给地区降落航班和飞越航班建立入界次序队列；地区放行航班和飞越航班经过出界点受流控影响，需在出界点按照流控间隔要求移交，给地区放行航班和飞越航班建立出界次序队列；入界次序队列、出界次序队列上航班的先后顺序决定于航班的排序优先级；

54)分高度层建立流控点的待排序航班队列；在流控点建立航班队列时需要分高度层，将航班按照经过流控点的预测高度层添加到正确的高度层队列；

55)分高度层建立流控点的排序结果队列；航班未排序前，排序结果队列无航班；按照时空混合模式的排序算法排序后，航班按照飞行高度层和新的过流控点时间插入正确的排序结果队列。

进一步地，所述步骤6)具体包括：

61)建立飞越航班与地区降落航班在入界点的排序算法，具体为：

611)遍历入界流控点待排序航班队列，选择排序优先级最高的航班，设置初始延误为0；

612)计算航班的排序时间，排序时间＝预计过入界点时间+初始延误，将航班插入对应的高度层排序结果队列；

613)循环步骤612)得到的初始延误记为航班的入界点延误；

614)对下一航班排序，重复步骤611)；

62)动态更新飞越航班出界点的排序优先级；采用入界点延误加出界点预计过点时间作为新的排序基准，更新地区放行航班和飞越航班构成的待排序航班次序队列；

63)建立飞越航班与地区放行航班在出界点的排序算法；具体为：

631)遍历出界流控点待排序航班队列，选择排序优先级最高的航班，设置初始延误为入界点延误；

632)计算航班的排序时间，排序时间＝预计过出界点时间+初始延误，将航班插入对应的高度层排序结果队列；

633)循环步骤632)得到的初始延误记为航班的出界点延误；

634)对下一航班排序，重复步骤631)。

进一步地，所述步骤612)具体包括：

6121)若航班的排序时间与队列中已插入航班的排序时间间隔都满足流控的间隔要求，该航班插入结果队列，入界点延误＝初始延误；该航班计算结束，进入步骤614)；

6122)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|小于流控的间隔要求，则将航班插在其后航班的后面位置，并保持流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔+|Δt|)，然后重复步骤612)；

6123)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|大于/等于流控的间隔要求，且与插在其前的航班排序时间之差|ΔT|小于流控的间隔要求，则将航班往后延误，使其与前面的航班满足流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔-|ΔT|)，然后重复步骤612)。

进一步地，所述步骤632)具体包括：

6321)若航班的排序时间与队列中已插入航班的排序时间间隔都满足流控的间隔要求，该航班插入结果队列，出界点延误＝初始延误；该航班计算结束，进入步骤634)；

6322)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|小于流控的间隔要求，则将航班插在其后航班的后面位置，并保持流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔+|Δt|)，然后重复步骤632)；

6323)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|大于/等于流控的间隔要求，且与插在其前的航班排序时间之差|ΔT|小于流控的间隔要求，则将航班往后延误，使其与前面的航班满足流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔-|ΔT|)，然后重复步骤632)。

进一步地，所述步骤7)具体包括：

71)计算飞越航班的入界点时间、出界点时间、起飞时间；入界点时间＝入界点延误+预计到达入界点的时间；出界点时间＝出界点延误+预计到达出界点的时间；起飞时间＝入界点延误+预计起飞时间；其中起飞时间只考虑飞越航班在入界点的流控影响，入界点到出界点的延误由地区管制运行时机动调整；

72)计算地区放行航班的出界点时间、起飞时间；出界点时间＝出界点延误+预计到达出界点的时间；起飞时间＝出界点延误+预计起飞时间；

73)计算地区降落航班的入界点时间、起飞时间；入界点时间＝入界点延误+预计到达入界点的时间；起飞时间＝入界点延误+预计起飞时间。

本发明通过上述步骤的求解，能够得到的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班排序结果，向各协作运行单位发布起飞时间以实现多机场协同放行。

本发明的有益效果：

本发明设置航班优先级和排序优先级，能够提升航班排序结果的相对稳定性；建立时空混合模式模型，将航班按照流控限制点的预测高度分高度层管理，减少不同高度层航班之间的影响；提出时空混合模式的排序算法，通过先实现飞越航班与地区降落航班在入界点的排序算法后，再动态更新飞越航班出界点的排序优先级，最后实现飞越航班与地区放行航班在出界点的排序算法，此方法充分考虑了飞越航班在入界点的排序后，再考虑出界点的排序，减少了飞越航班对地区放行航班的影响，提升了地区空管管制航班的稳定性，减少了空中交通管制员的工作负荷。

附图说明

图1是途径地区的航班走向和地区边界点流控分布示意图；

图2是根据航班优先级划分的航班集合示意图；

图3是根据航班优先级和排序基准建立的入界次序队列和出界次序队列示意图；

图4是分高度层建立的入界流控队列示意图；

图5是分高度层建立的出界流控队列示意图；

图6是本发明方法的原理图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图6所示，本发明的一种地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，步骤如下：

1)对地区管辖的航班计划进行预处理，包括飞越地区的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班；具体包括：

11)筛选途径本地区的航班计划：从民航统一飞行计划系统获取未来5天的航班计划，根据航路信息筛选出途径本地区的航班计划；若航班非本区起飞且非本区降落，但航路经过本地区，则称为飞越航班；若航班从本区起飞、非本区降落,则称为地区放行航班；若航班在本区降落,则称为地区降落航班；航班飞入本区的航路点称为入界点，飞出本区的航路点称为出界点；如图1所示，筛选途径本地区的航班计划，根据航路分析出PLAN-M、PLAN-C、PLAN-D、PLAN-Z、PLAN-Y属于飞越航班，PLAN-A、PLAN-N、PLAN-P属于地区降落航班，PLAN-B、PLAN-O、PLAN-X属于地区放行航班；

12)分配跑道、进场航线和离场航线：飞越航班不需要地区放行系统分配跑道和进场航线、离场航线；地区降落航班需要根据降落机场的跑道运行规则和跑道策略分配降落跑道，再根据降落跑道和进场航线分配规则分配进场航线；地区放行航班需要根据起飞机场的跑道运行规则和跑道策略分配起飞跑道，再根据起飞跑道和离场航线分配规则分配离场航线；

13)根据历史飞行计划统计数据和民航飞行规则，应用航路动态预测模型计算飞越航班、地区放行航班、地区降落航班飞行到达各航路点的时间、高度、速度、航向；根据航路点的预计飞行高度和航路点经纬度分析航班经过的扇区，预测航班的进出扇时间；根据航班经过的扇区以及扇区与管制单位的归属关系，分析航班经过的管制单位，以及航班经过的管制单位移交点；

14)根据雷达航迹实时修正航路点信息，判断航路点是否已飞过，进而判断航班状态；如果航班在空中飞行，则判断航班是否在本区内飞行、未飞入本地区或已飞出本地区。

2)选择飞越航班、地区放行航班、地区降落航班参与地区协同放行；具体包括：

21)按照航路点时间选择参与排序的航班：在未来VSP1小时内飞行进入地区管辖范围的飞越航班和地区降落航班参与地区放行管制，其中VSP1取2小时；地区放行航班，如果派发过领航报且航班的预计撤轮挡时间在VSP2小时内参与地区放行管制，其中VSP2取2小时；

22)按照航班执行情况过滤参与排序的航班：未按点执行的航班不参与计算，包括两种情况，一是已过预计入境时间仍未起飞的国际航班；二是当前时间已过目标许可开车时间后VSP3、仍未准备好的本地区放行航班，VSP3取10分钟。

3)将参与协同放行的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班与流控关联，判断航班是否受流控影响；具体包括：

31)31)依据航班的飞行属性判断是否受流控影响：地区放行系统的流控有两种，第一种是本地区发布用来限制外区飞入本地区的航班，以航班入界点为限制点，如图1入界流控RES1、入界流控RES2；第二种是相邻外区发布用来限制本地区飞出后飞入相邻外区的航班，以航班出界点为限制点，如图1出界流控RES3、出界流控RES4；对于飞越航班，先从外区飞进本地区受入界点流控影响，再从本地区飞出受出界点流控的影响；对于地区放行航班，在飞出本地区时受出界点流控的影响，不受入界点流控的影响；对于地区降落航班，在从外区飞进本地区受入界点流控影响，不受出界点流控的影响；

32)判断航班是否满足流控限制的移交关系：通过根据步骤1)中预处理得到的航班所有航路点所属管制单位来分析相邻两个航路点是否分别属于流控受限单位、流控发起单位；如果前一航路点属于流控受限单位，后一航路点属于流控发起单位，则该航班满足流控限制的移交关系，进入步骤33)；否则认为该航班不受流控影响；

33)判断航班是否飞行经过流控限制点、经过流控限制点的时间是否在流控限制时段内及经过流控限制点的预测高度是否符合流控限制的移交高度要求；

34)判断航班的飞行轨迹信息是否满足流控的豁免交通流条件：交通流指定了航班经过流控限制点前、后的飞行轨迹，限制点前的飞行轨迹一般指起飞机场、起飞国家、起飞管制单位、途径管制单位、途径扇区，限制点后的飞行轨迹一般指降落机场、降落国家、降落管制单位、途径管制单位、途径扇区；如果航班经过流控限制点前、后的飞行轨迹均符合豁免交通流的筛选条件，则航班不受流控影响；否则进入步骤35)；

35)判断航班的飞行轨迹信息是否满足流控的限制交通流条件；如果航班经过流控限制点前、后的飞行轨迹均符合限制交通流的筛选条件，则判定航班受流控影响；否则判断航班不受流控影响。

其中，所述步骤33)具体包括：

331)如果航班的预测航路点未包含流控限制点，则航班不受该流控影响；否则继续判断经过流控限制点的时间是否在流控限制的时段内；

332)如果航班经过流控限制点的时间早于流控开始时间或晚于流控结束时间，则认定航班不受该流控影响；否则继续判断航班经过流控限制点的预测高度是否在流控限制的移交高度范围内；

333)如果航班经过流控限制点的预测高度不在流控限制的移交高度范围内，则航班不受流控影响；否则继续判断航班是否满足流控其他限制条件。

4)计算受流控影响的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班的航班优先级、排序优先级；具体包括：

41)计算航班优先级：根据航班的状态属性划分优先级，已起飞的空中航班优先级设置为优先级1；根据航班的飞行类型划分优先级，重要航班(包括专机、要客、军航)的优先级设置为优先级2；根据人工设置情况划分优先级，被人工干预过的航班优先级设置为优先级3；根据豁免情况划分优先级，被流控豁免的航班优先级设置为优先级4；其他航班的优先级设置为优先级5；根据航班优先级划分的航班集合如图2示例所示，优先级从高到低划分，每个优先级内都包含一些航班，而且航班的优先级只与航班的状态、航班飞行类型、人工干预、豁免有关，与飞越、地区放行、地区降落的属性无关；

42)计算航班的排序优先级：考虑飞越航班进、出区域的飞行态势，与地区降落航班在入界点共同受到入界点流控的影响，需与地区降落航班在入界点按照流控间隔要求排序；与地区放行航班在出界点共同受到出界点流控的影响，需与地区放行航班在出界点按照流控间隔要求排序；飞越航班需要进行两轮排序，每次计算的排序基准选择方法如下：

飞越航班与地区降落航班排序时，基于先到入界点先服务的原则，均选择预计到达入界点的时间为排序基准；

飞越航班与地区放行航班排序时，考虑飞越航班在入界点受流控影响产生了延误，更新排序基准为受入界点流控影响延误后的预计到达出界点时间，地区放行航班选择预计到达出界点时间为排序基准。

5)构建飞越航班、地区放行航班、地区降落航班时空混合模式模型；具体包括：

51)定义数据集合，包括航班集合和流控集合；受流控影响航班是时空混合模式模型中的航班集合，具有以下属性：航班号、起飞机场、降落机场、计划状态、航路点的预计过点时间与高度、预计飞行过程中经过的扇区、管制单位、航班优先级、排序优先级；影响航班的流控是时空混合模式模型中的流控集合，具有以下属性：流控生效开始时间、流控失效时间、流控限制航路点、限制航路点的移交高度、限制发起单位、限制受限单位、限制交通流、豁免交通流；图1实施例中，所有航班组成了航班集合，入界点流控RES1和RES2、出界点RES3和RES4组成了流控集合。

52)确定时空混合模式模型目标和约束；将飞越航班集合中的单个航班延误最小作为目标，航班集合中的飞越航班排序需要满足以下要求：

入界点、出界点相同的同高度层飞越航班，先到达入界点的航班先安排飞出出界点；

飞越航班和地区降落航班在同高度层经过同一入界点需满足流控间隔要求；

飞越航班和地区放行航班在同高度层经过同一出界点需满足流控间隔要求；

53)按排序优先级建立待排序的航班次序队列；所有受流控影响的航班均为待排序的航班；地区降落航班和飞越航班经过入界点受流控影响，需在入界点按照流控间隔要求移交，给地区降落航班和飞越航班建立入界次序队列；地区放行航班和飞越航班经过出界点受流控影响，需在出界点按照流控间隔要求移交，给地区放行航班和飞越航班建立出界次序队列；入界次序队列、出界次序队列上航班的先后顺序决定于航班的排序优先级；如图3所示，飞越航班和地区降落航班在入界点按照航班优先级、排序基准的先后顺序建立了入界次序队列，飞越航班和地区放行航班在出界点按照航班优先级、排序基准的先后顺序建立了出界次序队列；

54)分高度层建立流控点的待排序航班队列；在流控点建立航班队列时需要分高度层，将航班按照经过流控点的预测高度层添加到正确的高度层队列；将航班按照经过流控点的预测高度层添加到正确的高度层队列；分高度层建立的入界流控队列如图4如示，分高度层建立的出界流控队列如图5如示。

55)分高度层建立流控点的排序结果队列；航班未排序前，排序结果队列无航班；按照时空混合模式的排序算法排序后，航班按照飞行高度层和新的过流控点时间插入正确的排序结果队列。

6)建立飞越航班、地区放行航班、地区降落航班时空混合模式的排序算法；具体包括：

61)建立飞越航班与地区降落航班在入界点的排序算法，具体为：

611)遍历入界流控点待排序航班队列，选择排序优先级最高的航班，设置初始延误为0；

612)计算航班的排序时间，排序时间＝预计过入界点时间+初始延误，将航班插入对应的高度层排序结果队列；

613)循环步骤612)得到的初始延误记为航班的入界点延误；

614)对下一航班排序，重复步骤611)；

62)动态更新飞越航班出界点的排序优先级；采用入界点延误加出界点预计过点时间作为新的排序基准，更新地区放行航班和飞越航班构成的待排序航班次序队列；

63)建立飞越航班与地区放行航班在出界点的排序算法；具体为：

631)遍历出界流控点待排序航班队列，选择排序优先级最高的航班，设置初始延误为入界点延误；

632)计算航班的排序时间，排序时间＝预计过出界点时间+初始延误，将航班插入对应的高度层排序结果队列；

633)循环步骤632)得到的初始延误记为航班的出界点延误；

634)对下一航班排序，重复步骤631)。

其中，所述步骤612)具体包括：

6121)若航班的排序时间与队列中已插入航班的排序时间间隔都满足流控的间隔要求，该航班插入结果队列，入界点延误＝初始延误；该航班计算结束，进入步骤614)；

6122)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|小于流控的间隔要求，则将航班插在其后航班的后面位置，并保持流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔+|Δt|)，然后重复步骤612)；

6123)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|大于/等于流控的间隔要求，且与插在其前的航班排序时间之差|ΔT|小于流控的间隔要求，则将航班往后延误，使其与前面的航班满足流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔-|ΔT|)，然后重复步骤612)。

其中，所述步骤632)具体包括：

6321)若航班的排序时间与队列中已插入航班的排序时间间隔都满足流控的间隔要求，该航班插入结果队列，出界点延误＝初始延误；该航班计算结束，进入步骤634)；

6322)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|小于流控的间隔要求，则将航班插在其后航班的后面位置，并保持流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔+|Δt|)，然后重复步骤632)；

6323)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|大于/等于流控的间隔要求，且与插在其前的航班排序时间之差|ΔT|小于流控的间隔要求，则将航班往后延误，使其与前面的航班满足流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔-|ΔT|)，然后重复步骤632)。

7)处理飞越航班、地区放行航班、地区降落航班排序结果；具体包括：

71)计算飞越航班的入界点时间、出界点时间、起飞时间；入界点时间＝入界点延误+预计到达入界点的时间；出界点时间＝出界点延误+预计到达出界点的时间；起飞时间＝入界点延误+预计起飞时间；其中起飞时间只考虑飞越航班在入界点的流控影响，入界点到出界点的延误由地区管制运行时机动调整；

72)计算地区放行航班的出界点时间、起飞时间；出界点时间＝出界点延误+预计到达出界点的时间；起飞时间＝出界点延误+预计起飞时间；

73)计算地区降落航班的入界点时间、起飞时间；入界点时间＝入界点延误+预计到达入界点的时间；起飞时间＝入界点延误+预计起飞时间。

本发明实现了地区多机场协同放行中飞越航班决策，通过航班优先级划分、排序优先级划分、排序优先级动态更新、飞越航班两轮排序的方法，实现了飞越航班与地区降落航班在地区入界点的排序，实现了飞越航班与地区放行航班在出界点的排序。其中飞越航班在入界点、出界点分别参与排序，在出界点的排序优先级、排序时间需要根据入界点流控影响后的延误做更新，起飞时间只考虑入界点流控影响，不考虑出界点流控影响。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，步骤如下：

1)对地区管辖的航班计划进行预处理，包括飞越地区的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班；

2)选择飞越航班、地区放行航班、地区降落航班参与地区协同放行；

3)将参与协同放行的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班与流控关联，判断航班是否受流控影响；

4)计算受流控影响的飞越航班、地区放行航班、地区降落航班的航班优先级、排序优先级；

5)构建飞越航班、地区放行航班、地区降落航班时空混合模式模型；

6)建立飞越航班、地区放行航班、地区降落航班时空混合模式的排序算法；

7)处理飞越航班、地区放行航班、地区降落航班排序结果。

2.根据权利要求1所述的地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：

11)筛选途径本地区的航班计划：从民航统一飞行计划系统获取未来5天的航班计划，根据航路信息筛选出途径本地区的航班计划；若航班非本区起飞且非本区降落，但航路经过本地区，则称为飞越航班；若航班从本区起飞、非本区降落,则称为地区放行航班；若航班在本区降落,则称为地区降落航班；航班飞入本区的航路点称为入界点，飞出本区的航路点称为出界点；

12)分配跑道、进场航线和离场航线：飞越航班不需要地区放行系统分配跑道和进场航线、离场航线；地区降落航班需要根据降落机场的跑道运行规则和跑道策略分配降落跑道，再根据降落跑道和进场航线分配规则分配进场航线；地区放行航班需要根据起飞机场的跑道运行规则和跑道策略分配起飞跑道，再根据起飞跑道和离场航线分配规则分配离场航线；

13)根据历史飞行计划统计数据和民航飞行规则，应用航路动态预测模型计算飞越航班、地区放行航班、地区降落航班飞行到达各航路点的时间、高度、速度、航向；根据航路点的预计飞行高度和航路点经纬度分析航班经过的扇区，预测航班的进出扇时间；根据航班经过的扇区以及扇区与管制单位的归属关系，分析航班经过的管制单位，以及航班经过的管制单位移交点；

14)根据雷达航迹实时修正航路点信息，判断航路点是否已飞过，进而判断航班状态；如果航班在空中飞行，则判断航班是否在本区内飞行、未飞入本地区或已飞出本地区。

3.根据权利要求1所述的地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：

21)按照航路点时间选择参与排序的航班：在未来VSP1小时内飞行进入地区管辖范围的飞越航班和地区降落航班参与地区放行管制；地区放行航班，如果派发过领航报且航班的预计撤轮挡时间在VSP2小时内参与地区放行管制；

22)按照航班执行情况过滤参与排序的航班：未按点执行的航班不参与计算，包括两种情况，一是已过预计入境时间仍未起飞的国际航班；二是当前时间已过目标许可开车时间后VSP3、仍未准备好的本地区放行航班。

4.根据权利要求1所述的地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：

31)依据航班的飞行属性判断是否受流控影响；对于飞越航班，先从外区飞进本地区受入界点流控影响，再从本地区飞出受出界点流控的影响；对于地区放行航班，在飞出本地区时受出界点流控的影响，不受入界点流控的影响；对于地区降落航班，在从外区飞进本地区受入界点流控影响，不受出界点流控的影响；

32)判断航班是否满足流控限制的移交关系：通过根据步骤1)中预处理得到的航班所有航路点所属管制单位来分析相邻两个航路点是否分别属于流控受限单位、流控发起单位；如果前一航路点属于流控受限单位，后一航路点属于流控发起单位，则该航班满足流控限制的移交关系，进入步骤33)；否则认为该航班不受流控影响；

33)判断航班是否飞行经过流控限制点、经过流控限制点的时间是否在流控限制时段内及经过流控限制点的预测高度是否符合流控限制的移交高度要求；

34)判断航班的飞行轨迹信息是否满足流控的豁免交通流条件；如果航班经过流控限制点前、后的飞行轨迹均符合豁免交通流的筛选条件，则航班不受流控影响；否则进入步骤35)；

35)判断航班的飞行轨迹信息是否满足流控的限制交通流条件；如果航班经过流控限制点前、后的飞行轨迹均符合限制交通流的筛选条件，则判定航班受流控影响；否则判断航班不受流控影响。

5.根据权利要求4所述的地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，所述步骤33)具体包括：

331)如果航班的预测航路点未包含流控限制点，则航班不受该流控影响；否则继续判断经过流控限制点的时间是否在流控限制的时段内；

332)如果航班经过流控限制点的时间早于流控开始时间或晚于流控结束时间，则认定航班不受该流控影响；否则继续判断航班经过流控限制点的预测高度是否在流控限制的移交高度范围内；

333)如果航班经过流控限制点的预测高度不在流控限制的移交高度范围内，则航班不受流控影响；否则继续判断航班是否满足流控其他限制条件。

6.根据权利要求1所述的地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：

41)计算航班优先级：根据航班的状态属性划分优先级，已起飞的空中航班优先级设置为优先级1；根据航班的飞行类型划分优先级，重要航班的优先级设置为优先级2；根据人工设置情况划分优先级，被人工干预过的航班优先级设置为优先级3；根据豁免情况划分优先级，被流控豁免的航班优先级设置为优先级4；其他航班的优先级设置为优先级5；

42)计算航班的排序优先级：考虑飞越航班进、出区域的飞行态势，与地区降落航班在入界点共同受到入界点流控的影响，需与地区降落航班在入界点按照流控间隔要求排序；与地区放行航班在出界点共同受到出界点流控的影响，需与地区放行航班在出界点按照流控间隔要求排序；飞越航班需要进行两轮排序，每次计算的排序基准选择方法如下：

飞越航班与地区降落航班排序时，基于先到入界点先服务的原则，均选择预计到达入界点的时间为排序基准；

飞越航班与地区放行航班排序时，考虑飞越航班在入界点受流控影响产生延误，更新排序基准为受入界点流控影响延误后的预计到达出界点时间，地区放行航班选择预计到达出界点时间为排序基准。

7.根据权利要求1所述的地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，所述步骤5)具体包括：

51)定义数据集合，包括航班集合和流控集合；受流控影响航班是时空混合模式模型中的航班集合，具有以下属性：航班号、起飞机场、降落机场、计划状态、航路点的预计过点时间与高度、预计飞行过程中经过的扇区、管制单位、航班优先级、排序优先级；影响航班的流控是时空混合模式模型中的流控集合，具有以下属性：流控生效开始时间、流控失效时间、流控限制航路点、限制航路点的移交高度、限制发起单位、限制受限单位、限制交通流、豁免交通流；

52)确定时空混合模式模型目标和约束；将飞越航班集合中的单个航班延误最小作为目标，航班集合中的飞越航班排序需要满足以下要求：

入界点、出界点相同的同高度层飞越航班，先到达入界点的航班先安排飞出出界点；

飞越航班和地区降落航班在同高度层经过同一入界点需满足流控间隔要求；

飞越航班和地区放行航班在同高度层经过同一出界点需满足流控间隔要求；

53)按排序优先级建立待排序的航班次序队列；所有受流控影响的航班均为待排序的航班；地区降落航班和飞越航班经过入界点受流控影响，需在入界点按照流控间隔要求移交，给地区降落航班和飞越航班建立入界次序队列；地区放行航班和飞越航班经过出界点受流控影响，需在出界点按照流控间隔要求移交，给地区放行航班和飞越航班建立出界次序队列；入界次序队列、出界次序队列上航班的先后顺序决定于航班的排序优先级；

54)分高度层建立流控点的待排序航班队列；在流控点建立航班队列时需要分高度层，将航班按照经过流控点的预测高度层添加到正确的高度层队列；

55)分高度层建立流控点的排序结果队列；航班未排序前，排序结果队列无航班；按照时空混合模式的排序算法排序后，航班按照飞行高度层和新的过流控点时间插入正确的排序结果队列。

8.根据权利要求1所述的地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，所述步骤6)具体包括：

61)建立飞越航班与地区降落航班在入界点的排序算法，具体为：

611)遍历入界流控点待排序航班队列，选择排序优先级最高的航班，设置初始延误为0；

612)计算航班的排序时间，排序时间＝预计过入界点时间+初始延误，将航班插入对应的高度层排序结果队列；

613)循环步骤612)得到的初始延误记为航班的入界点延误；

614)对下一航班排序，重复步骤611)；

62)动态更新飞越航班出界点的排序优先级；采用入界点延误加出界点预计过点时间作为新的排序基准，更新地区放行航班和飞越航班构成的待排序航班次序队列；

63)建立飞越航班与地区放行航班在出界点的排序算法；具体为：

631)遍历出界流控点待排序航班队列，选择排序优先级最高的航班，设置初始延误为入界点延误；

632)计算航班的排序时间，排序时间＝预计过出界点时间+初始延误，将航班插入对应的高度层排序结果队列；

633)循环步骤632)得到的初始延误记为航班的出界点延误；

634)对下一航班排序，重复步骤631)。

9.根据权利要求8所述的地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，所述步骤612)具体包括：

6121)若航班的排序时间与队列中已插入航班的排序时间间隔都满足流控的间隔要求，该航班插入结果队列，入界点延误＝初始延误；该航班计算结束，进入步骤614)；

6122)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|小于流控的间隔要求，则将航班插在其后航班的后面位置，并保持流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔+|Δt|)，然后重复步骤612)；

6123)若航班的排序时间与插在其后的航班排序时间之差|Δt|大于/等于流控的间隔要求，且与插在其前的航班排序时间之差|ΔT|小于流控的间隔要求，则将航班往后延误，使其与前面的航班满足流控间隔；修正航班的初始延误，新的初始延误＝旧的初始延误+(流控间隔-|ΔT|)，然后重复步骤612)。

10.根据权利要求1所述的地区多机场协同放行中飞越航班决策方法，其特征在于，所述步骤7)具体包括：

71)计算飞越航班的入界点时间、出界点时间、起飞时间；入界点时间＝入界点延误+预计到达入界点的时间；出界点时间＝出界点延误+预计到达出界点的时间；起飞时间＝入界点延误+预计起飞时间；其中起飞时间只考虑飞越航班在入界点的流控影响，入界点到出界点的延误由地区管制运行时机动调整；

72)计算地区放行航班的出界点时间、起飞时间；出界点时间＝出界点延误+预计到达出界点的时间；起飞时间＝出界点延误+预计起飞时间；

73)计算地区降落航班的入界点时间、起飞时间；入界点时间＝入界点延误+预计到达入界点的时间；起飞时间＝入界点延误+预计起飞时间。

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