JP2011170502A - Air vehicle sequencing system, air vehicle sequencing method, and air vehicle sequencing program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、飛行場や空港での飛行体の到達順序付けと滑走路使用時間を割当てる飛行体順序付けシステムに関するものである。 The present invention relates to an aircraft ordering system that assigns arrival order and runway usage time at an airport or airport.
航空交通量は年々増加することが見込まれており、より多くの交通量を処理するためには、滑走路や特定の空域の使用時間を各航空機に適切に割り当て、安全かつ効率的に運航を制御する手段が必要となる。しかし、上記の航空交通量の増加によって、航空管制業務を遂行する管制官の負担はますます増大してきており、滑走路や空域の使用時間を最大限に活用しつつ、安全な運航を制御することは困難なものとなっている。そのため、管制官の負担を低減し、安全かつ効率的な運航制御を可能とする航空管制業務支援システムが必要となっている。 Air traffic is expected to increase year by year, and in order to handle more traffic, run time and specific airspace usage time will be allocated appropriately to each aircraft to ensure safe and efficient operation. A means to control is required. However, due to the above increase in air traffic volume, the burden on air traffic controllers is increasing more and more, and safe operation is controlled while maximizing the use time of the runway and airspace. It has become difficult. Therefore, there is a need for an air traffic control support system that reduces the burden on the controller and enables safe and efficient operation control.
航空機に滑走路の使用時間を割当てる場合には、先行する航空機によって引き起こされる乱気流(後方乱気流)の影響を考慮し、先行する航空機と後続機の組合せによって定まる運航間隔を確保する。後方乱気流の影響は、先行機と後続機のカテゴリー(大型、中型、小型またはヘビー、ミディアム、ライトなど)の組合せによって異なるためである。従来の管制業務支援システムでは、このような組合せを考慮し、かつ、到着機の遅延または到着機と出発機の遅延の合計を最小化して航空機の滑走路使用時間を効率的に割当てることが開示されている。(例えば、特許文献1。) When assigning the use time of a runway to an aircraft, the operation interval determined by the combination of the preceding aircraft and the following aircraft is secured in consideration of the influence of turbulence (backward turbulence) caused by the preceding aircraft. This is because the influence of wake turbulence varies depending on the combination of the preceding aircraft and the following aircraft categories (large, medium, small or heavy, medium, light, etc.). It is disclosed in the conventional control operation support system that such a combination is considered and the runway usage time of the aircraft is efficiently allocated by minimizing the delay of the arrival aircraft or the sum of the delays of the arrival aircraft and the departure aircraft. Has been. (For example, Patent Document 1)
従来の技術では、到着機の到着時刻を予測する手段によって得られた予測到着時刻を元に、効率性の評価値を最大にするように滑走路使用時間の割当てを行っている。しかしながら、予測到着時刻を算出する上で必要であるセンサで補足された航空機の位置や速度等の情報には誤差が存在し、これらの誤差に起因して生じる予測到着時間の誤差を考慮しないで割当てを行った場合、実到着時刻と予測時刻が異なると、割当てが期待通りの効果を発揮しないという問題点があった。 In the conventional technique, the runway usage time is allocated so as to maximize the efficiency evaluation value based on the predicted arrival time obtained by the means for predicting the arrival time of the arrival aircraft. However, there is an error in the information such as the position and speed of the aircraft supplemented by the sensors necessary for calculating the predicted arrival time, and the error of the predicted arrival time caused by these errors is not taken into consideration. When the allocation is performed, if the actual arrival time and the predicted time are different, there is a problem that the allocation does not exhibit an expected effect.
また、従来の技術によって決定される到着順序は、指定の滑走路の効率性を向上させ得るが、先着順とは異なる可能性があり、先着順が崩れることによって公平性が失われるという問題点があった。 In addition, the arrival order determined by the conventional technology can improve the efficiency of the specified runway, but it may be different from the first-come-first-served basis, and there is a problem that the fairness is lost by breaking the first-come-first-served basis. was there.
また、航空機毎でみれば遅延や燃料消費量の点で効率が下がる航空機が生じることや、交通全体でみれば数時間から1日という長期で効率が低下することがあり、これらの全体的な効率を包括的に評価することができないという問題点があった。 In addition, there may be aircraft whose efficiency decreases in terms of delay and fuel consumption when viewed from each aircraft, and the efficiency may decrease over a long period of several hours to one day when viewed as a whole. There was a problem that the efficiency could not be comprehensively evaluated.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、先着順ルールでの順序付け手段と、先着順ルールでの順序付け手段では所定の評価値を得られない場合に目的関数によって最適化する順序付け手段を用いる。さらに、到着時刻の誤差の影響を含めた評価値によって包括的に評価することにより、従来よりも適正な到達順序付けと滑走路使用時間の割当てをする飛行体順序付けシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and is optimized by an objective function when a predetermined evaluation value cannot be obtained by the ordering unit based on the first-come-first-served rule and the ordering unit based on the first-come-first-served rule. Use ordering means. It is another object of the present invention to provide an aircraft ordering system that performs a comprehensive evaluation based on evaluation values including the effects of arrival time errors, thereby assigning a more appropriate arrival ordering and runway usage time than before. .
本発明にかかる飛行体順序付けシステムは、飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出手段と、前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第1の評価値算出手段と、前記第1の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、を備える。 The aircraft ordering system according to the present invention includes a reference arrival time calculation means for calculating an arrival time based on a flight plan and flight information of the aircraft, and a first-come-first-served rule ordering means for determining the arrival order in the arrival order of the arrival times. And first evaluation value calculation means for calculating an evaluation value from an evaluation function including the influence of arrival time error based on the order determined by the first-come-first-served rule ordering means, and the first evaluation value calculation means Allocation end judging means for judging whether to finish the allocation of the arrival order and the runway usage time by comparing the evaluation value calculated by the above and a threshold value.
本発明によれば、飛行体を先着順に到着させる公平性を担保しつつ、適正な到達順序付けと滑走路使用時間の割当てが可能となる。 According to the present invention, proper arrival ordering and allocation of runway usage time can be performed while ensuring fairness for arrival of flying objects on a first-come-first-served basis.
実施の形態1.
以下に、本発明に係る飛行体順序付けシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するためのものではない。
Embodiment 1 FIG.
Embodiments of an aircraft ordering system according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The following embodiment is an embodiment for embodying the present invention, and is not intended to limit the present invention within the scope thereof.
図1に実施の形態1における飛行体順序付けシステム構成図を示す。001は航空機等の識別情報、位置、速度、加速度および風向風速等の気象条件、交通に関する情報を含めた飛行情報を取得するセンサである。100が本システムであり、計算機とする。101はセンサで取得した情報をシステムに取り込むセンサ情報インタフェースであり、102はオペレータが情報をシステムに入力するためのオペレータインタフェースである。103は航空機等の速度や加速度等の制御性能を含めた機体特有の特性情報を格納する移動体特性情報データベース、104は各航空機の飛行計画を格納する飛行計画データベースである。105は移動体特性情報データベース103と飛行計画データベース104の各データベースの格納情報を更新または追加する外部情報インタフェースである。
FIG. 1 shows a configuration diagram of an aircraft ordering system in the first embodiment.
200は、プログラムで実現される本システムの計算処理部である。210は、他航空機が存在しないとの前提で、航空機が基準経路を辿って到達点に達する基準到達時刻を算出する基準到達時刻算出部であり、基準経路を辿る場合の到達スケジュールが出力として得られる。220は、得られたスケジュールに対して順序付け処理を割当てる、順序付け処理割当て部である。
230は、先着順で順序付けを行う先着順ルール順序付け部である。231は先着順で到達点に至る際に、航空機間隔等の制約を満足するように到達時刻の調整を行う到達時刻調整部である。232は到達時刻を満たすように基準経路を修正して航空機が辿る経路を策定する、経路修正部である。233は到達時刻の誤差を計算する到達時刻誤差算出部である。
230 is a first-come-first-served rule ordering unit that performs ordering on a first-come-first-served basis. Reference numeral 231 denotes an arrival time adjusting unit that adjusts the arrival time so as to satisfy the constraints such as the aircraft interval when the arrival point is reached in the order of arrival.
240は目的関数を最適化するように順序付ける最適化ルール順序付け部である。241は候補の到着順序を生成する順序生成部である。242は生成した順序を遵守するように到達時刻を調整する到達時刻調整部である。243は経路修正部232と同様の経路修正部である。244は目的関数を計算する目的関数計算部である。245は順序生成部241の順序生成から目的関数計算部244の目的関数計算までのループ処理を終了するか否かを判定する、最適化終了判定部である。246は到達時刻誤差算出部233と同様の到達時刻誤差算出部である。
An optimization
250は先着順ルール順序付け部230または最適化ルール順序付け部240で決定した順序と到達時刻、到達時刻誤差等で表される航空機の運航についての評価値を算出する評価値算出部である。260は順序付け処理割当て部から評価値算出部までのループ処理を終了するか否かを判定する、割当て終了判定部である。270は順序付けの割当て時刻を時間方向にずらして、順序の割当て時刻を微調整する割当て微調整部である。280は先着順ルール順序付け部230または最適化ルール順序付け部240で得た順序と経路、および評価値算出部250で得た評価値等を保存する、算出結果保存部である。290は順序を最終決定する、順序決定部である。
300は、計算処理部200の結果を出力するためのデータ処理等を行う表示用処理部である。400は表示用処理部300の出力を表示する表示装置である。
次に、本システム100の動作を説明する。まず、センサ001で得られた飛行情報を、センサ情報インタフェース101を介して取得する。また、オペレータが、航空機等との音声通信またはディジタル信号通信によって入手する飛行情報は、オペレータインタフェース102を介して本システム100に入力することもできる。入力により情報が更新される航空機または本システム100が扱う領域に存在する航空機が以降の処理の対象機である。また、移動体特性情報データベース103に格納された航空機毎の特性情報や、飛行計画データベース104に格納された飛行計画の情報は、外部情報インタフェース105を介して更新または追加される。
Next, the operation of the
計算処理部200はこれらの情報を入力として受け取り、航空機の到達点に達する順序と経路、そして到達時刻および時刻誤差を算出するプログラムである。その処理の詳細を以下に示す。
The
まず、基準到達時刻算出部210で、飛行計画の通過予定経路を参照して、これを基準経路とし、取得した飛行情報と航空機の特性情報を基に、指定の到達点に至るまでの到達時刻を基準到達時刻として算出する。この際、取得した位置や速度等の飛行情報には誤差が含まれるので、これらの誤差を用いて到達時刻の誤差も算出しておくこともできる。この処理によって、処理対象の航空機群が指定の到達点に至る到達スケジュールS0が得られる。
First, the reference arrival
次に、順序付け処理割当て部220に処理が移行するが、順序付け処理割当て部220から割当て終了判定部260までの処理は複数回の試行からなるループ処理である。1回目の試行で順序付け処理割当て部220は、S0に対して先着順ルールでの順序付けを適用するべく、処理を先着順ルール順序付け部230に処理を移行する。すなわち、順序付け処理を行う場合は先着順ルールを優先的に適用することとしている。先に到着する航空機が先に滑走路を使用することができることとし、航空機間の公平性を保つものである。
Next, the process shifts to the ordering
次に、先着順ルール順序付け部230の処理について説明する。先着順ルール順序付け部230のうち、到達時刻調整部231では、S0の基準到達時刻の早い順序(先着順)を到達順序とし、到達点における管制間隔、および、その他の管制上の制約を守るように各航空機の到達時刻を調整する。このとき、管制上の制約を守るために、先着順の順序を変える必要が有る場合は後述の実施の形態で説明するとし、本実施の形態では先着順の順序を変えることなく管制上の制約が満たされる場合を考える。 Next, processing of the first-come-first-served rule ordering unit 230 will be described. Of the first-come-first-served rule ordering unit 230, the arrival time adjusting unit 231 sets the order of arrival of the standard arrival times of S0 (first-come-first-served basis) as the arrival order, and observes the control interval at the arrival point and other control restrictions. Adjust the arrival time of each aircraft. At this time, if it is necessary to change the order of the first-come-first-served order in order to observe the control-related restrictions, it will be described in an embodiment described later. In this embodiment, the control-related restrictions are not changed without changing the order of the first-come-first-served order. Suppose that is satisfied.
経路修正部232では、到達時刻調整部231で決定した到達時刻を満足するように、経路を延伸したり短縮したりして経路を修正する。この際、センサ情報インタフェース101とオペレータインタフェース102で得られた飛行情報と、移動体特性情報データベース103を参照して得られる航空機に特有の速度や加速度等の特性情報とを用いて、航空機が現実的に辿ることのできる経路を求める。最後に、到達時刻誤差算出部233では、センサ情報インタフェース101とオペレータインタフェース102から取得した情報と移動体特性情報データベース103の特性情報を用いて、修正した経路を辿る際の到達時刻の誤差を求める。ここまでで、先着順ルール順序付けによる到着スケジュールS1が得られる。尚、前述の基準到達時刻算出部210で到着時刻誤差を求めている場合には、誤差値の補正を行うものとする。
The
ここで、到着時刻誤差を求める方法について説明する。基準到達時刻算出部210で基準到達時刻を算出するには、少なくとも航空機の現在位置、航空機の到着位置、飛行経路、経路移動過程での速度及び加速度、風速ベクトル場、の情報が必要である。しかし、上記の経路設定やセンサにより取得した位置や速度などの各情報には誤差が存在している。本実施の形態では、例えば、以下の方法によって誤差値を求めるものとする。
Here, a method for obtaining the arrival time error will be described. In order for the reference arrival
まず、航空機の現在位置に対して水平方向と垂直方向に、ある幅をもった誤差があるとし、これらの誤差によって形成される立体形状内に航空機が位置すると考える。そして、航空機の現在位置から到達位置までの誤差を考慮していない経路に対して、現在位置から到達位置までの任意の位置において前述の立体的形状を算出し、誤差を考慮した立体的な経路を設定する。 First, it is assumed that there is an error having a certain width in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the current position of the aircraft, and that the aircraft is located within a three-dimensional shape formed by these errors. Then, with respect to a route that does not consider the error from the current position of the aircraft to the arrival position, the above-described three-dimensional shape is calculated at an arbitrary position from the current position to the arrival position, and a three-dimensional route that considers the error Set.
次に、現在位置においてセンサ001によって得られる航空機の速度や風向風速(風速ベクトル場)等の飛行情報と特性情報から得られる航空機の制御性能から誤差を含めた速さ(速度ベクトルの大きさ)を導出する。すなわち、誤差の影響を考慮して取り得る速さの最大値と最小値がそれぞれ求められる。さらに、オペレータインタフェース102から飛行経路の風向風速、その他の気象条件などの情報を得て、現在位置から到達位置までの飛行経路中の誤差の影響を考慮して取り得る速さの最大値と最小値が導出される。この誤差を含めた速さは、航空機の飛行に伴い、逐次更新される。
Next, the speed including the error (the magnitude of the speed vector) from the aircraft control performance obtained from the flight information and characteristic information such as the aircraft speed and wind direction wind speed (wind speed vector field) obtained by the
次に、前述の立体的な経路のうち、最長経路と最短経路を前述の誤差を含めた速さで通過した場合を計算することによって、誤差を考慮していない基準となる到着時刻に対して、到着時刻誤差を求めることが可能となる。 Next, by calculating the case where the longest route and the shortest route are passed at a speed including the above-mentioned errors among the above-mentioned three-dimensional routes, the reference arrival time that does not consider the error is calculated. The arrival time error can be obtained.
上記の方法によって求めたスケジュールS1(対象航空機の到達順序、到達時刻および到着時刻誤差)および経路等の情報から、評価値算出部250では、順序付け結果の評価値を求める。いま、評価値をVとすると、Vを求める評価関数は、例えば、次式のように表すことができる。
From the information such as schedule S1 (target aircraft arrival order, arrival time and arrival time error) obtained by the above method and route, the evaluation
評価値の算出には、例えば、一定時間T(パラメータ)の窓幅を一定の時間dt(パラメータ)だけずらしながら値を求める、スライディングウィンドウ方式を適用することができる。すなわち、時間Tの幅をもつウィンドウをdtの時間刻みでスライドさせ、スライドされる度に、時間Tの間に到達点に到達する航空機について遅延、燃料消費量、スループットを各々計算して評価値Vを求める処理を、ウィンドウがスケジュールの最初の時刻から最後の時刻までカバーするまで繰り返す。尚、窓幅Tとずらし幅dtは一定でなくても良く、航空機の過密度合いに応じて可変とすることもできる。例えば、到着する航空機が多い時間帯は窓幅Tとずらし幅dtを狭くし、逆に到着する航空機が少ない時間帯では窓幅Tとずらし幅dtを広くする。窓幅とずらし幅を可変にすることにより、遅延の発生などによって刻々と変わり得る航空機の過密度合いに対応して適正な評価値を算出することができる。 For the calculation of the evaluation value, for example, a sliding window method in which a value is obtained while shifting the window width of a certain time T (parameter) by a certain time dt (parameter) can be applied. That is, a window having a width of time T is slid in increments of dt, and each time it is slid, an evaluation value is calculated by calculating delay, fuel consumption, and throughput for an aircraft that reaches the arrival point during time T. The process of obtaining V is repeated until the window covers from the first time to the last time of the schedule. Note that the window width T and the shift width dt need not be constant, and can be made variable according to the overdensity of the aircraft. For example, the window width T and the shift width dt are narrowed in a time zone where many aircraft arrive, and conversely, the window width T and the shift width dt are widened in a time zone where few aircraft arrive. By making the window width and the shift width variable, it is possible to calculate an appropriate evaluation value corresponding to the overdensity of the aircraft, which can change every moment due to the occurrence of a delay or the like.
ここで、時刻t1から時刻t2までの時間帯を窓幅T、ずらし幅dtで評価値を求めるとする。時刻t1から時刻t2間の任意の時刻tにおいて、時刻t〜時刻t+Tまでの評価値を、時間を変数とする関数V(t)として表すと、スライディングウィンドウ方式によって、時刻t1から時刻t2までのスケジュールに対して、評価関数V(t)がdtの時間刻みで得られる。ここまでで求めた順序と経路、および評価関数V(t)は算出結果保存部280に保存する。
Here, it is assumed that the evaluation value is obtained by the window width T and the shift width dt in the time zone from the time t1 to the time t2. When an evaluation value from time t to time t + T is expressed as a function V (t) having time as a variable at an arbitrary time t between time t1 and time t2, the time from time t1 to time t2 is expressed by a sliding window method. For the schedule, the evaluation function V (t) is obtained in increments of dt. The order and path obtained so far and the evaluation function V (t) are stored in the calculation
上記の評価においては、到着時刻の誤差の情報を利用する。到着時刻誤差を利用することで、実際の到着時刻の変化にもロバストな評価値を与えることができる。例えば、前述の評価関数における遅延の総和には到着時刻誤差の影響を加味する。また、スループットについては、スライディングウィンドウ方式の窓幅内の航空機数(時間Tの間に到着する航空機数)は、到着時刻と到着時刻誤差によって与えられる到着時刻範囲が窓幅内に収まる数であるとする。 In the evaluation described above, information on arrival time error is used. By using the arrival time error, a robust evaluation value can be given to a change in the actual arrival time. For example, the effect of arrival time error is added to the sum of delays in the evaluation function. Regarding the throughput, the number of aircraft within the sliding window window width (the number of aircraft arriving during the time T) is a number in which the arrival time range given by the arrival time and the arrival time error falls within the window width. And
また、ここでは窓幅を時間Tとしているが、到着する予定の航空機の機数を窓幅として評価値を算出することも可能である。時間を変数とすると、スケジュールに遅延が発生する等により、ある時間帯に到着する航空機の数が増えた場合には、到着機の数に応じて計算機の処理負荷が変動するのに対し、機数を変数とすると、評価対象とする機数は変わらないので計算機の処理負荷の変動を回避することができる。 Here, the window width is set as the time T, but it is also possible to calculate the evaluation value using the number of aircraft scheduled to arrive as the window width. If the time is a variable, if the number of aircraft arriving in a certain time zone increases due to a delay in the schedule, etc., the processing load on the computer will vary according to the number of aircraft that arrived. If the number is a variable, the number of machines to be evaluated does not change, so that fluctuations in the processing load on the computer can be avoided.
窓幅を機数とする場合の具体的な方法は、例えば、評価値算出の機数をnとした場合に、到着する予定の航空機に対して、例えば、1機ずつ、ずらして評価値算出の対象として機数をnとして評価値を算出する。尚、窓幅を時間Tとしたときと同様に、窓幅を機数とした場合も、評価対象の機数を状況に応じて可変とすることは可能である。 For example, when the number of aircraft is set as the number of windows, the evaluation value is calculated by shifting, for example, one aircraft at a time from the aircraft that is scheduled to arrive. The evaluation value is calculated with n as the number of machines. As in the case where the window width is the time T, when the window width is the number of machines, the number of machines to be evaluated can be made variable according to the situation.
評価値算出部250からの処理の後、割当て終了判定部260では、求めた評価関数Vに対して閾値判定を行い、閾値を超える区域がないかを確認する。本実施の形態では時間を関数としているので、スケジュールの全時間にわたって評価値が閾値を超えない場合は、その順序付け〜評価値算出までの処理を終了とする。一方、スケジュールの中でV(t)が閾値を超える時間帯がある場合は、処理を順序付け処理割当て部220に移行する。
After the process from the evaluation
また、割当て終了判定部260ではある時間帯に算出された評価値の標準偏差を算出してもよい。この場合は、ある時間帯で評価値が閾値以下となっていても、標準偏差が設定された範囲よりも大きい場合には順序付け処理割当て部220に処理を移行する。標準偏差が小さくなる、すなわち、評価値のばらつきが小さくなる到達順序付けと滑走路使用時間の割当てをすることで、管制官が評価値を参照して管制業務をする際に、誤判断を防ぐなどの効果が得られる。
Further, the assignment
割当て終了判定部260から順序付け処理割当て部220に処理が移行すると、順序付け処理割当て部220では最適順序付けにより順序付けの改善を行うべく、順序付け手段の割当てを行う。いま、V(t)が閾値を超える時間帯をt0≦t≦t1とすると、順序付け処理割当て部220では、スケジュールS0においてV(t)が閾値を越えない時間帯t<t0−Tc、t>t1+Tc(Tcはパラメータ)に到着時刻をもつ航空機には前述の先着順ルール順序付け手段を適用し、t0−Tc≦t≦t1+Tcの時間帯に到着時刻をもつ航空機には最適化ルール順序付け手段を適用するように、時間帯に応じて順序付け手段を割当てる。
When the process shifts from the assignment
ここで、上記の最適化ルール順序付けを適用する最適化ルール順序付け部240の処理について説明する。最適化ルール順序付けは、最適化アルゴリズムを用いて目的関数を計算し、目的関数の評価の良い順序を生成する処理である。目的関数としては、例えば、前述の評価関数V(t)の最大値を用いるのがよい。本実施の形態では、図1の最適化ルール順序付け部240は、例えば、最適化アルゴリズムのひとつである遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm, GA)を用いて順序付けを行う。
Here, the processing of the optimization
まず、順序生成部241では、航空機の並び(コールサインなどの航空機の識別子の並び)を遺伝子と捉え、新たな遺伝子を生成する。すなわち、交叉や突然変異といった遺伝子操作により新たな配列の遺伝子を複数生成するかのように、複数の航空機順序を入力として、その順序を並べ替えることによって、新しい航空機の到着順序を複数生成する。到達時刻調整部242は、生成した到達順序各々に対して、管制間隔などの管制上の制約を守るように各航空機の到達時刻を調整する。経路修正部243では前述の先着順ルール順序付け部230内の経路修正部232と同様の処理がされる。目的関数計算部244は、前述の目的関数を計算する。最適化終了判定部245は規定の処理回数だけ順序生成処理を行ったかどうかを判定する。規定の処理回数に達していない場合には、再び処理を順序生成部241に移行する。この際、複数生成した航空機の順序のうち、目的関数の評価が良かったものを複数選択する。そして、順序生成部241では最適化終了判定部245から処理が移行すると、選択された航空機の順序を基にして、さらに並べ替える操作により新たな遺伝子を生成する。最適化終了判定部245で規定の処理回数が終了したと判定された場合には、時刻誤差算出部246において先着順ルール順序付け部230内の時刻誤差算出部233と同様の処理により到達時刻の誤差を求める。尚、最適化終了判定部245で規定の処理回数が終了したと判定された時に目的関数の評価が良い順序が複数存在していても良い。複数の順序がある場合には、それぞれの順序について以下の処理がなされる。
First, the order generation unit 241 generates a new gene by regarding an arrangement of aircraft (an arrangement of aircraft identifiers such as a call sign) as a gene. That is, as if a plurality of genes having a new sequence are generated by genetic operations such as crossover or mutation, a plurality of aircraft arrival orders are generated by inputting a plurality of aircraft sequences and rearranging the sequences. The arrival
先着順ルール順序付けと最適化ルール順序付けの全ての処理が終わると、スケジュールS2が得られる。そして評価値算出部250において評価値の算出を行う。この処理は前述と同様である。
When all the processes of the first-come-first-served rule ordering and the optimization rule ordering are completed, the schedule S2 is obtained. Then, the evaluation
次に、割当て終了判定部260では割当て終了の判定を下し、処理を割当て微調整部270に移行する。割当て微調整部270では、順序付け処理割当て部220で最適化ルール順序付けを適用した時間帯をα(パラメータ)だけ前または後ろにずらすような微調整を行い、再度、割当て処理〜評価値算出までの処理を行うように、処理を順序付け処理割当て部220に移行させる。調整〜割当て処理〜評価値算出までの処理が終わると、処理は290に移行する。
Next, the allocation
順序決定部290では、上記の調整〜割当て処理〜評価値算出により得られる評価値のうち最も良い評価値のもとになった順序を選択し、到達順序として最終決定する。また、その順序による経路は航空機の到達経路となり、各航空機の到達時刻から到達時刻リストが得られる。到達時刻リストと到達時刻誤差は、表示用にデータを処理する表示用処理部300を介して、ディスプレイ等の表示装置400に表示することによって、管制官に対して到達スケジュールを提供することができる。
The
以上の構成によって、到達時刻の誤差を算出し、誤差の情報も用いて評価を行うので、実際の運航によって生じる計画とのずれにロバストな評価を行うことができる。そして、その評価値を用いて先着順ルール順序付け手段と最適化ルール順序付け手段と2通りの順序付け手段を用い、先着順ルール順序付け手段を優先して行う。先着順ルール順序付けを優先することにより、航空機間の公平性を保つことができる。また、先着順ルール付けで評価値が悪い時間帯において最適化ルール付けを利用することにより、評価値を改善することができる。さらに、最適化ルール順序付けした時間帯をずらして割当てのタイミングが適切かどうかの検証を行うので、得られた順序付けに問題が無いことを確認できる。また、この順序を管制官等のユーザーに知らせることにより、従来、ユーザーが行っていた業務の負荷を軽減する支援を行うことができる。 With the above configuration, the arrival time error is calculated, and the evaluation is also performed using the error information. Therefore, it is possible to perform a robust evaluation against a deviation from the plan caused by the actual operation. Then, using the evaluation value, the first-come-first-served rule ordering unit, the optimization rule-ordering unit, and the two ordering units are used, and the first-come-first-served rule ordering unit is prioritized. By giving priority to first-come-first-served rule ordering, fairness among aircrafts can be maintained. Further, the evaluation value can be improved by using the optimization rule attaching in the time zone where the evaluation value is bad in the first-come-first-served rule attaching. Furthermore, since it is verified whether the allocation timing is appropriate by shifting the time zone in which the optimization rules are ordered, it can be confirmed that there is no problem in the obtained ordering. In addition, by notifying a user such as a controller of this order, it is possible to provide support for reducing the burden of work that has been performed by the user.
実施の形態2.
図2に実施の形態2における飛行体順序付けシステム構成図を示す。実施の形態1と本実施の形態との違いは、先着順ルール順序付け部230および最適化ルール順序付け部240の内部における処理である。具体的には、各順序付け部において到達時刻調整部231、242と経路修正部232、243の処理が異なる。本実施の形態では、到達時刻調整と経路修正はループ処理となる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 shows a configuration diagram of an aircraft ordering system in the second embodiment. The difference between the first embodiment and the present embodiment is the processing inside the first-come-first-served rule ordering unit 230 and the optimization
まず、先着順ルール順序付け部230における処理を説明する。到達時刻調整部231では、先着順ルールに従い、到達時刻の早い順に時刻を調整する。ここでは管制間隔の制約違反の確認を行い、仮に制約違反がある場合には到達時刻を再調整する。本実施の形態においては、再調整によって先着順が崩れることも許容する。 First, processing in the first-come-first-served rule ordering unit 230 will be described. The arrival time adjustment unit 231 adjusts the time in the order of arrival time in accordance with the first-come-first-served rules. Here, the control interval constraint violation is confirmed, and if there is a constraint violation, the arrival time is readjusted. In the present embodiment, the first-come-first-served basis is allowed to be lost due to readjustment.
経路修正部232では、調整した到達時刻を満たすように経路を修正する。ここでも、管制間隔の制約を満たすように経路を修正するが、制約を違反しない経路を策定できない場合は、到達時刻調整部231に処理を戻して到達時刻を再度調整する。上記の到達時刻を再調整する機構によって、当初の先着順は一部崩れるが、それ以外は先着順に従って順序と経路が決まる。
The
次に、最適化ルール順序付け部240における処理を説明する。最適化ルール順序付け部240では、まず順序生成部241で順序を生成するが、この順序は実施の形態1とは異なり、到達時刻調整部242で変えることができる。
Next, processing in the optimization
到達時刻調整部242では、決められた処理順序に従って、到達時刻を調整する。前述の先着順ルール順序付け部230内の到達時刻調整部231と同様に、管制間隔の制約違反の確認を行い、制約違反がある場合には到達時刻を再調整する。これによって、到着時刻が変わることも許容する。経路修正部243は先着順ルール順序付け部230内の経路修正部232と同様の処理であり、経路の修正によっても制約違反が生じる場合には、再度到達時刻調整部242に処理を戻す。
The arrival
以上のように、本実施の形態では、制約違反が発生する場合に到達時刻の再調整を行うので、到達時刻調整と経路修正の後に到達順序が決定する。そのため、先着順ルール順序付けの場合は、先着順が崩れることもある。しかしながら、本実施の形態によれば、ダイヤが乱れたりして混雑が発生するようなイレギュラー時にも、現実的に無理のない到達時刻と経路を提供することができる。 As described above, in the present embodiment, the arrival time is readjusted when a constraint violation occurs, so the arrival order is determined after the arrival time adjustment and the route correction. Therefore, in the case of first-come-first-served rule ordering, the first-come-first-served order may be broken. However, according to the present embodiment, it is possible to provide a practically reasonable arrival time and route even at irregular times when the schedule is disrupted and congestion occurs.
001 センサ
100 本システム
101 センサ情報インタフェース
102 オペレータインタフェース
103 移動体特性情報データベース
104 飛行計画データベース
105 外部情報インタフェース
200 計算処理部
210 基準到達時刻算出部
220 順序付け処理割当て部
230 先着順ルール順序付け部
231 到達時刻調整部
232 経路修正部
233 時刻誤差算出部
240 最適化ルール順序付け部
241 順序生成部
242 到達時刻調整部
243 経路修正部
244 目的関数計算部
245 最適化終了判定部
246 時刻誤差算出部
250 評価値算出部
260 割当て終了判定部
270 割当て微調整部
280 算出結果保存部
290 順序決定部
300 表示用処理部
400 表示装置
001
Claims (12)
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第1の評価値算出手段と、
前記第1の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、を備える飛行体順序付けシステム。 Reference arrival time calculation means for calculating arrival time based on the flight plan and flight information of the aircraft;
First-come-first-served rule ordering means for determining the arrival order in the first-come-first-served order of the arrival times;
First evaluation value calculating means for calculating an evaluation value from an evaluation function including the influence of an arrival time error based on the order determined by the first-come-first-served rule ordering means;
An aircraft ordering system comprising: an end-of-arrival determination unit that determines whether to end the allocation of the arrival order and runway usage time by comparing the evaluation value calculated by the first evaluation value calculation unit with a threshold value. .
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール順序付け手段によって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第1の評価値算出手段と、
前記第1の評価値算出手段により算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定手段と、
前記割当て終了判定手段において、閾値を越える区域がある場合には、該区域について、飛行体の順序を並び替えた順序を生成し、該順序について目的関数を用いて評価値を算出し、評価値の良い順序を1または複数生成する最適化ルール順序付け手段と、
前記先着順ルール付け手段と前記最適化ルール順序付け手段とによって導出された前記到達順序について、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第2の評価値算出手段と、
前記第2の評価値算出手段により算出された1または複数の前記評価値から選択された評価値のもととなる順序を到達順序として決定する順序決定手段と、を備える飛行体順序付けシステム。 Based on the flight plan and flight information of the aircraft, reference arrival time calculation means for calculating arrival time;
First-come-first-served rule ordering means for determining the arrival order in the first-come-first-served order of the arrival times;
First evaluation value calculating means for calculating an evaluation value from an evaluation function including the influence of an arrival time error based on the order determined by the first-come-first-served rule ordering means;
An assignment end determination means for determining whether to complete the allocation of the arrival order and the runway usage time by comparing the evaluation value calculated by the first evaluation value calculation means with a threshold value;
When there is an area exceeding the threshold value in the assignment end determination means, an order in which the order of the aircraft is rearranged is generated for the area, and an evaluation value is calculated using the objective function for the order, and the evaluation value An optimization rule ordering means for generating one or a plurality of good orders,
Second evaluation value calculation means for calculating an evaluation value from an evaluation function including an influence of arrival time error for the arrival order derived by the first-come-first-served rule ordering means and the optimization rule ordering means;
An aircraft ordering system comprising: order determination means for determining, as an arrival order, an order based on evaluation values selected from one or more evaluation values calculated by the second evaluation value calculation means.
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付けステップと、
前記先着順ルール順序付けステップによって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第1の評価値算出ステップと、
前記第1の評価値算出ステップにより算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定ステップと、を含む飛行体順序付け方法。 A reference arrival time calculating step for calculating an arrival time based on the flight plan and flight information of the aircraft;
A first-come-first-served rule ordering step for determining the arrival order in the first-come-first-served order of the arrival times;
A first evaluation value calculating step of calculating an evaluation value from an evaluation function including an influence of an arrival time error based on the order determined by the first-come-first-served rule ordering step;
A vehicle ordering method comprising: an assignment end determination step for determining whether or not to end the arrival ordering and runway usage time assignment by comparing the evaluation value calculated in the first evaluation value calculation step with a threshold value .
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付けステップと、
前記先着順ルール順序付けステップによって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第1の評価値算出ステップと、
前記第1の評価値算出ステップにより算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定ステップと、
前記割当て終了判定ステップにおいて、閾値を越える区域がある場合には、該区域について、飛行体の順序を並び替えた順序を生成し、該順序について目的関数を用いて評価値を算出し、評価値の良い順序を1または複数生成する最適化ルール順序付けステップと、
前記先着順ルール付けステップと前記最適化ルール順序付けステップとによって導出された前記到達順序について、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第2の評価値算出ステップと、
前記第2の評価値算出ステップにより前記評価値から選択された評価値のもととなる順序を到達順序として決定する順序決定ステップと、を含む飛行体順序付け方法。 A reference arrival time calculating step for calculating an arrival time based on the flight plan and flight information of the aircraft;
A first-come-first-served rule ordering step for determining the arrival order in the first-come-first-served order of the arrival times;
A first evaluation value calculating step of calculating an evaluation value from an evaluation function including an influence of an arrival time error based on the order determined by the first-come-first-served rule ordering step;
An assignment end determination step for determining whether to complete the arrival ordering and runway usage time by comparing the evaluation value calculated in the first evaluation value calculation step with a threshold;
In the assignment end determination step, if there is an area exceeding the threshold, an order in which the order of the aircraft is rearranged is generated for the area, and an evaluation value is calculated using the objective function for the order, and the evaluation value An optimization rule ordering step that generates one or more good orders of
A second evaluation value calculating step for calculating an evaluation value from an evaluation function including an influence of an arrival time error with respect to the arrival order derived by the first-come-first-served rule ordering step and the optimization rule ordering step;
An aircraft ordering method comprising: an order determination step that determines an order of the evaluation values selected from the evaluation values in the second evaluation value calculation step as an arrival order.
飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出ステップと、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付けステップと、
前記先着順ルール順序付けステップによって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第1の評価値算出ステップと、
前記第1の評価値算出ステップにより算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定ステップと、を実行する飛行体順序付けプログラム。 To the computers that make up the aircraft ordering system that determines the order of arrival of the aircraft and assigns runway usage time,
A reference arrival time calculating step for calculating an arrival time based on the flight plan and flight information of the aircraft;
A first-come-first-served rule ordering step for determining the arrival order in the first-come-first-served order of the arrival times;
A first evaluation value calculating step of calculating an evaluation value from an evaluation function including an influence of an arrival time error based on the order determined by the first-come-first-served rule ordering step;
An aircraft end ordering step for determining whether or not to end the arrival ordering and runway use time allocation by comparing the evaluation value calculated in the first evaluation value calculating step with a threshold value. program.
前記飛行体の飛行計画と飛行情報に基づいて、到達時刻を算出する基準到達時刻算出ステップと、
前記到達時刻の先着順に到達順序を決定する先着順ルール順序付けステップと、
前記先着順ルール順序付けステップによって決定された順序に基づき、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第1の評価値算出ステップと、
前記第1の評価値算出ステップにより算出された前記評価値と閾値との比較によって到達順序付けと滑走路使用時間の割当てを終了するかの判定を行う割当て終了判定ステップと、
前記割当て終了判定ステップにおいて、閾値を越える区域がある場合には、該区域について、飛行体の順序を並び替えた順序を生成し、該順序について目的関数を用いて評価値を算出し、評価値の良い順序を1または複数生成する最適化ルール順序付けステップと、
前記先着順ルール付けステップと前記最適化ルール順序付けステップとによって導出された順序について、到達時刻の誤差の影響を含めて評価関数から評価値を算出する第2の評価値算出ステップと、
前記第2の評価値算出ステップにより算出された前記評価値から選択された評価値のもととなる順序を到達順序として決定する順序決定ステップと、を実行する飛行体順序付けプログラム。 To the computers that make up the aircraft ordering system that determines the order of arrival of the aircraft and assigns runway usage time,
A reference arrival time calculating step for calculating an arrival time based on the flight plan and flight information of the aircraft;
A first-come-first-served rule ordering step for determining the arrival order in the first-come-first-served order of the arrival times;
A first evaluation value calculating step of calculating an evaluation value from an evaluation function including an influence of an arrival time error based on the order determined by the first-come-first-served rule ordering step;
An assignment end determination step for determining whether to complete the arrival ordering and runway usage time by comparing the evaluation value calculated in the first evaluation value calculation step with a threshold;
In the assignment end determination step, if there is an area exceeding the threshold, an order in which the order of the aircraft is rearranged is generated for the area, and an evaluation value is calculated using the objective function for the order, and the evaluation value An optimization rule ordering step that generates one or more good orders of
A second evaluation value calculation step for calculating an evaluation value from an evaluation function including an influence of arrival time error for the order derived by the first-come-first-served rule ordering step and the optimization rule ordering step;
An aircraft ordering program that executes an order determination step of determining, as an arrival order, an order from which an evaluation value selected from the evaluation values calculated by the second evaluation value calculation step is based.
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