[发明专利]多机场协同放行系统航班排序决策方法

说明书

技术领域

属于计算机科学领域的应用软件技术，更具体地说，本发明涉及一种采用人工智能决策方法对多机场协同放行系统航班序列进行自动解算。

背景技术

随着全球航空运输迅猛发展、航空流量大幅度增长，空中交通堵塞、航班延误现象频繁发生，针对这种情况，各国政府都采取了相应的措施，例如优化空域结构、增加基础设施等，不可否认，这些做法也解决了不少问题。但这种做法不能从根本上解决由飞行流量不断增加造成的空中交通拥挤的趋势或现状，采用新型、智能化的空中交通管理设施，提高相关部门之间的协同决策能力，进一步增强管制水平已经成为解决空中交通延误和拥堵的共识。

我国的飞行量以每年8％－10％的比例在增长，并且70％多的飞行集中在包含北京、上海、广州三大区管的东北至西南线以东地区，其飞行量密集而且不断增大，如何应对未来的发展，如何进行有效的流量管理，是当前中国民航领域研究的热点。

我国没有全国范围的流量管理系统，更没有建设经验，国外的系统不适合中国国情，不能照搬，只能通过各地区从各自管制运行中发现问题、分析问题、了解各地的实际运行需求，搭建符合各地民航运行的地区流量管理系统，才能有依据、有基础去构建并整合形成全国范围的流量管理系统，因此区域流量管理系统的建设至关重要。

随着飞行流量的增加，目前航空运行体制的问题越来越明显。首先，管制部门依据航班计划，根据人工经验进行放行，管制员、机场当局、航空公司三方缺乏协同机制，导致放行方案优化程度不高、资源利用不充分、工作效率低下、方案调整难度大等问题。其次，所有的放行工作全部使用话音手段，所有的放行方案全部由管制员凭借经验给出，这样的放行过程本身使得管制员工作负荷大，再加上需要人工判断给出放行时刻，这无疑又增加了管制员的压力。另外，考虑到民航运行安全第一，管制员在给出放飞时隙时，通常按照以往的经验留有更多的余量，这种处理方法也会造成资源的浪费。从以上分析可知，建立统一的信息服务平台，利用计算机技术实现统一的决策，给出各单位最优的放行次序是目前运行体制下极为紧迫的工作，也是促进民用航空发展的一大技术进步。

协同决策（CDM-Collaborative Decision Making）理念正是解决管制部门、运营部门（航空公司、机场）之间航班放行的最佳方法，它旨在充分利用民航各个子部门的信息，使得相关决策者能够既考虑到自己的利益又能考虑到相关部门的特殊要求和现行运行环境因素，通过相应的辅助决策软件运算，得到最佳的航班飞行序列决策方案。

多机场协同放行系统正是CDM理念的一种产物，是流量管理系统中的战术管理子系统，它综合考虑管制部门、航空公司、机场等航班运行控制部门的业务需求，利用计算机技术，建立统一的信息平台，从全局利益出发提供最佳的辅助决策，给出航班放行次序和时刻，支持空中交通管制正常运行，改变了以往信息孤立，互不沟通的航空运行局面。

随着航班量逐年递增，必须借助计算机技术解决这种多目标决策问题，于是多机场放行模型、放行策略的研究成为当前空管界的攻关热点，考虑哪些因素，如何建立算法模型，如何使用计算机决策给出放行时隙也成为了多系统协同放行系统的关键技术。

目前有关多机场协同放行决策系统建设及协同算法的研究情况从两方面来体现：

一是国外先进的流量管理系统建设。美国、欧洲、亚洲等先进国家已经建立了全国的流量管理系统，涵盖了流量管理的各个阶段，即战略流量管理（计划执行前7天至180天）、预战术流量管理（执行前1至7天）、战术流量管理（执行当日起飞前、起飞后）。美国的空域统一由FAA(联邦航空局)管理，能够灵活的调整使用，并且网络通信资源相当丰富，所有的系统、所有的信息都是相通的，能够方便地实施协同决策。欧洲考虑到其国家由22个主权国家组成，各国空域较小，各国独立管理自己的空域，建设的系统倾向于战略管理，即全国统一的计划审核、计划分发，即在执行前就安排好每天的飞行。但是流量管理系统必须基于各国的国情，必须符合国家的空中交通管理体制，因此流量管理系统不可能照抄照搬，必须考虑实际的运行体制，针对面临的具体问题采用相应的方法。我国目前基本上管制替代管理的角色。由于没有全国的流量管理体系，部分地区对区域级管理系统的研究还处于摸索验证阶段、已经建成的放行系统都是为单个塔台的业务工作服务，不存在协作性，信息孤立，很难从全局角度来决策管理。