終端區(qū)動態(tài)交通特征與運行態(tài)勢研究.pdf

1、面對空中交通運輸需求的快速增加，運用技術(shù)手段提升空管運行效率與服務(wù)能力以緩解供需矛盾是當(dāng)前行之有效的方式。由于傳統(tǒng)經(jīng)驗型的粗放運行管理模式，未能有效利用空中交通特性、規(guī)律及時空特征，以幫助認(rèn)知運行的動態(tài)性與問題所在，因此難以實現(xiàn)針對性、精細(xì)化的管理與科學(xué)決策。隨著空管運行數(shù)據(jù)采集的不斷完善，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)掘空中交通的運行規(guī)律、動態(tài)模式、場景分類等隱含知識具備了基礎(chǔ)條件，相應(yīng)的智能數(shù)據(jù)分析與決策技術(shù)也成為當(dāng)前的研究熱點與趨勢。

2、　　本文總結(jié)了空中交通領(lǐng)域交通特性分析與智能決策支持的研究現(xiàn)狀與趨勢，以終端區(qū)為對象，從管制運行與流量管理的不同應(yīng)用決策需求出發(fā)，深入研究了空中交通特性與運行態(tài)勢相關(guān)的若干數(shù)據(jù)分析與挖掘方法，以期提供科學(xué)有效的決策數(shù)據(jù)與模型支持，主要內(nèi)容包括：
　　（1）機場飛行區(qū)航班運行時間的特征分析與決策應(yīng)用。利用聚類方法提取飛行區(qū)場面滑行階段運行時間的聚集分布模式，從航班運行的階段構(gòu)成出發(fā)，將場面滑行時間的周期性單日變化特征應(yīng)用于城市對航班

3、運行時間的差異化度量，設(shè)計了一種按階段獨立計算、按條件整合的運行時間估算方法，以提供計劃編制的依據(jù)；針對惡劣氣象對航班離場階段時間的影響，設(shè)計了適用于機場的氣象影響程度指數(shù)（WITI），研究了機場WITI與不同離場延誤特征間的變化關(guān)系及規(guī)律，建立了回歸模型，以支持預(yù)測氣象條件下的終端區(qū)離場階段延誤的早期評判。
　　（2）建立了終端區(qū)交通流識別方法與交通流相態(tài)判別模型。從空中交通流特性分析與狀態(tài)識別的需求出發(fā)，首先利用改進的相似性度

4、量與譜聚類實現(xiàn)了終端區(qū)各類交通流的識別與參考航跡提取，抽象了表征交通流相態(tài)的特征度量。通過特征間的數(shù)值關(guān)系與變化規(guī)律，并結(jié)合領(lǐng)域認(rèn)知，界定了終端區(qū)交通流的自由態(tài)、平穩(wěn)態(tài)與擁堵態(tài)，及各相態(tài)對應(yīng)的管制運行特性與演化過程。以此為經(jīng)驗，構(gòu)建了因子分析與遺傳EM聚類的交通流相態(tài)模糊識別方法，實現(xiàn)交通流相態(tài)影響因素分析與隱性特征向量的抽取，為終端區(qū)流量時空分布調(diào)配與飛行程序優(yōu)化提供支撐。
　?。?）構(gòu)建了終端區(qū)交通態(tài)勢模糊評價方法與態(tài)勢等級預(yù)

5、測模型。首先從交通態(tài)勢評價的指標(biāo)缺陷及主觀性問題出發(fā)，通過提取終端區(qū)宏觀與微觀的交通特性，從進離場及總量三個維度構(gòu)建態(tài)勢指標(biāo)描述，進而設(shè)計了基于中介真值程度度量與熵理論權(quán)值賦值的終端區(qū)交通態(tài)勢模糊評價模型，實現(xiàn)了態(tài)勢的客觀判別與差異化度量。同時，鑒于態(tài)勢的模糊性與認(rèn)知差異，以及流量調(diào)配對交通態(tài)勢識別的需求，設(shè)計了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并利用中介評價結(jié)果與實際管制認(rèn)知結(jié)果設(shè)定的樣本集合進行模型訓(xùn)練與驗證，實現(xiàn)了終端區(qū)交通態(tài)勢等級的快速準(zhǔn)確預(yù)測

6、。
　?。?）設(shè)計了終端區(qū)ATFM決策支持概念框架與可擴展平臺架構(gòu)。由流量管理的目標(biāo)與泛化內(nèi)涵出發(fā)，界定了終端區(qū)運行決策支持的應(yīng)用范疇及方法體系，并從流量管理時效階段與決策應(yīng)用領(lǐng)域維度，實現(xiàn)具體應(yīng)用決策方法的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建了可擴展的終端區(qū)ATFM決策支持概念框架與一般決策過程框架。以此為依據(jù)，進一步建立了決策信息抽取的層次化概念模型，設(shè)計了一種具備擴展能力與松耦合特征的多層次平臺體系框架，通過決策邏輯、數(shù)據(jù)挖掘方法及特征/屬性度量的分