本發(fā)明屬于空中交通管理，具體涉及一種考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著航空運(yùn)輸需求的不斷增長(zhǎng)，空中交通需求和容量之間的矛盾越來(lái)越突出，在交通流密集空域內(nèi)，傳統(tǒng)飛行計(jì)劃結(jié)合經(jīng)驗(yàn)間隔的現(xiàn)行空管運(yùn)行模式與管理手段難以應(yīng)對(duì)未來(lái)更安全、高效和靈活的空中交通運(yùn)行。為此，國(guó)際民航組織提出了以信息管理為基礎(chǔ)的空域組織與管理、基于航跡的運(yùn)行、協(xié)同流量管理等運(yùn)行概念，以期提高空中交通網(wǎng)絡(luò)高效運(yùn)行以及改善空中交通服務(wù)水平，包括適應(yīng)未來(lái)空中交通的大流量、強(qiáng)耦合、高時(shí)變的特性。

2、目前針對(duì)航跡規(guī)劃的研究大多通過(guò)構(gòu)建不同的多目標(biāo)優(yōu)化模型和軌跡調(diào)整策略對(duì)所有待規(guī)劃的飛行軌跡進(jìn)行全局優(yōu)化，并在理論探索上取得了一定成熟度，但這些方法在與空中交通管制實(shí)際操作的融合方面尚顯不足。航班實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，空域用戶負(fù)責(zé)提供飛行計(jì)劃信息、空中導(dǎo)航服務(wù)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)空域結(jié)構(gòu)調(diào)整、空中交通管制單位負(fù)責(zé)管轄空域內(nèi)的航班調(diào)度工作，該過(guò)程需要多方協(xié)同參與，才能更好的促進(jìn)航班高效運(yùn)行。當(dāng)前，全局式軌跡優(yōu)化方法存在各方參與度不足的問(wèn)題，導(dǎo)致優(yōu)化方案執(zhí)行度不高。因此，亟待構(gòu)建具備考慮用戶偏好的能力的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)航班軌跡的協(xié)同管控目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，該方法能夠考慮空域用戶的航班延誤偏好，可以解決空域用戶與管理者之間協(xié)同程度不夠和航班飛行軌跡可持續(xù)水平不高等難題，實(shí)現(xiàn)航班運(yùn)行的高效、協(xié)同、可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，包括：

4、步驟s1:?獲取與待規(guī)劃航路空域相關(guān)的空域結(jié)構(gòu)、扇區(qū)容量、扇區(qū)開(kāi)放方案、空域用戶航班飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)、航空器的飛行性能數(shù)據(jù)、航空飛行情報(bào)和航路空域?qū)?yīng)的氣象數(shù)據(jù)；

5、步驟s2:?以最小化航班飛行任務(wù)對(duì)應(yīng)的運(yùn)營(yíng)成本為目標(biāo)，根據(jù)空域結(jié)構(gòu)、航空器的飛行性能數(shù)據(jù)和航路空域?qū)?yīng)的氣象數(shù)據(jù)生成不同空域用戶對(duì)應(yīng)航班的初始四維飛行軌跡方案；

6、步驟s3:?根據(jù)所述空域用戶航班飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)、扇區(qū)開(kāi)放方案和空域開(kāi)放扇區(qū)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行限制信息，確定最佳扇區(qū)開(kāi)放方案；

7、步驟s4:?根據(jù)不同空域用戶對(duì)應(yīng)航班的初始四維飛行軌跡方案、最佳扇區(qū)開(kāi)放方案和對(duì)應(yīng)的扇區(qū)容量，識(shí)別出具有時(shí)變特征的擁堵熱點(diǎn)扇區(qū)，并生成備選軌跡集合；

8、步驟s5:?以最小化延誤航班成本為目標(biāo)，根據(jù)所述熱點(diǎn)空域扇區(qū)和航空飛行情報(bào)生成不同空域用戶偏好的航班延誤狀態(tài)；

9、步驟s6:?以系統(tǒng)成本最低為目標(biāo)，根據(jù)不同空域用戶偏好的航班延誤狀態(tài)和所述備選軌跡集合生成所有涉及延誤航班的軌跡選擇方案和延誤分配方案。

10、第二方面，本發(fā)明提供了一種考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃與協(xié)商裝置，包括處理器及存儲(chǔ)介質(zhì)；

11、所述存儲(chǔ)介質(zhì)用于存儲(chǔ)指令；

12、所述處理器用于根據(jù)所述指令進(jìn)行操作以執(zhí)行根據(jù)第一方面所述方法。

13、第三方面，本發(fā)明提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面所述方法。

14、第四方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)第一方面所述方法。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果是：

16、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有顯著優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明可以輔助空中交通管制單位快速實(shí)現(xiàn)預(yù)戰(zhàn)術(shù)階段的航班無(wú)沖突軌跡調(diào)配；本發(fā)明在航跡規(guī)劃中能夠考慮不同空域用戶對(duì)受延誤航班的延誤狀態(tài)偏好；本發(fā)明能夠在航班延誤決策管理中進(jìn)一步考慮航班飛行軌跡的燃油成本、航線收費(fèi)成本以及排放收費(fèi)成本，提高航班軌跡的綠色可持續(xù)性；本發(fā)明為空管自動(dòng)化系統(tǒng)和管制輔助決策工具的研發(fā)提供了技術(shù)支持。

技術(shù)特征：

1.一種考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，其特征在于，步驟s2:以最小化航班飛行任務(wù)對(duì)應(yīng)的運(yùn)營(yíng)成本為目標(biāo)，生成不同空域用戶對(duì)應(yīng)航班的初始四維飛行軌跡方案，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，其特征在于，所述航空器的燃油成本的計(jì)算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，其特征在于，步驟s3中，空域開(kāi)放扇區(qū)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行限制信息是指空中交通管制部門實(shí)時(shí)提供的航空飛行情報(bào)，包括航線、高度、速度限制信息。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，其特征在于，步驟s4中，所述具有時(shí)變特征的擁堵熱點(diǎn)扇區(qū)是指單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)該扇區(qū)的航班流量超過(guò)扇區(qū)容量，將這種具有典型隨時(shí)間變化的擁堵扇區(qū)稱之為擁堵熱點(diǎn)扇區(qū)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，其特征在于，步驟s5包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，其特征在于，步驟s6包括：

8.一種考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃與協(xié)商裝置，其特征在于，包括處理器及存儲(chǔ)介質(zhì)；

9.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述方法。

10.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種考慮用戶偏好的航路空域航跡協(xié)同規(guī)劃方法，包括：以最小化航班飛行任務(wù)對(duì)應(yīng)的運(yùn)營(yíng)成本為目標(biāo)，生成不同空域用戶對(duì)應(yīng)航班的初始四維飛行軌跡方案；根據(jù)空域用戶航班飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)、扇區(qū)開(kāi)放方案和空域開(kāi)放扇區(qū)對(duì)應(yīng)的運(yùn)行限制信息，確定最佳扇區(qū)開(kāi)放方案；根據(jù)不同空域用戶對(duì)應(yīng)航班的初始四維飛行軌跡方案、最佳扇區(qū)開(kāi)放方案和對(duì)應(yīng)的扇區(qū)容量，識(shí)別出具有時(shí)變特征的擁堵熱點(diǎn)扇區(qū)，并生成備選軌跡集合；以最小化延誤航班成本為目標(biāo)，根據(jù)熱點(diǎn)空域扇區(qū)和航空飛行情報(bào)生成不同空域用戶偏好的航班延誤狀態(tài)；以系統(tǒng)成本最低為目標(biāo)，根據(jù)不同空域用戶偏好的航班延誤狀態(tài)和備選軌跡集合生成涉及延誤航班的軌跡選擇方案和延誤分配方案。

技術(shù)研發(fā)人員：萬(wàn)俊強(qiáng),張洪海,王紅勇,趙嶷飛,王立超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)民航大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9