[发明专利]一种基于需求与容量不确定性的机场拥挤风险预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及空中交通拥挤管理领域，特别涉及一种基于需求与容量预测的机场拥挤风险预测方法，应用本方法实现机场拥挤预测、利于及时有效的采取拥挤管理措施，保障机场交通运输效率和减少航班延误。

背景技术

机场作为空中交通的起点和终点，其拥挤现象严重制约着整个空中交通网络的正常运行，已经成为空中交通系统的主要瓶颈。目前，有关机场拥挤的预测主要是采用确定性的机场拥挤预测方法，此方法是基于航空器的基本运动学方程，对机场的需求进行预测，并假设机场容量为一个定值，通过将需求预测值与容量比较，得到未来时段机场是否拥挤。由于空中交通系统是一个人员-飞机-环境的复杂巨系统，具有高度的不确定性和动态性，确定性的机场拥挤预测方法不符合交通运行的实际，预测效果较差，缺乏实用性。因此，根据空中交通运行的随机性，对机场拥挤进行风险预测，对提到机场拥挤预测的有效性，提高机场交通的运输效率和减少航班延误均具有重要意义。

目前，有的空中交通拥挤管理部门虽然也在采用一些机场需求和容量的不确定性预测方法来预测机场拥挤，其采取的方法包括：机场需求的不确定性预测主要是基于预测时间段内的航班进离场时刻的不确定性来预测机场需求；机场容量的不确定性预测主要是基于聚类的方法分别对进场容量或离场容量进行预测；

这些方法存在两方面问题：（1）机场需求的不确定性预测方法没有考虑到多个时间段交通需求的相互影响；（2）机场容量的不确定预测没有考虑到进场容量和离场容量的相互影响及其相互制约的关系。因此，预测的准确性受到一定影响，进而影响到机场拥挤预测的准确性。

考虑到现有机场拥挤预测的现状，尚缺少一种能够快速、有效、实用的机场拥挤预测方法。

发明内容

鉴于现有技术领域的不足，本发明的目的在于，提供一种新的机场拥挤风险预测方法，该方法基于空中交通运行的不确定性来研究机场拥挤的风险预测，以求能够快速、有效的预测机场拥挤，从而及时有效的采取拥挤解决措施，保障飞行安全和提高运输效率。

本发明是这样实现的，一种基于需求与容量不确定性的机场拥挤风险预测方法，通过计算机系统辅助实现，所述计算机系统主要由客户端/服务器（C/S）模式构成，计算机系统包括空域导航数据库、仿真驱动子系统、机场网络建模子系统、航班计划子系统和显示与交互子系统，其特征在于，计算机系统中还包括一个运行在客户端的机场拥挤风险预测子系统，所述机场拥挤风险预测子系统用作机场拥挤风险预测方法的实现平台；

机场拥挤风险预测子系统包括机场需求的不确定性预测模块；机场容量的不确定性预测模块和机场拥挤的不确定性预测模块；其中：

机场需求的不确定性预测模块是根据多个时段的航班实际到达或离开机场的时刻与计划到达或离开机场的时刻，建立航班到达或离开机场的概率密度函数，进而建立进港或离港交通的概率需求预测模型；

令T为时间间隔，为航空器f_i实际进场的时刻，为航空器f_i预计进场的时刻，为航空器f_i进场的延误时段，则；为航空器f_i实际离场的时刻，为航空器f_i预计离场的时刻，为航空器f_i离场的延误时段，则；x为任意给定的航空器f_i进场的延误时段，y表示任意给定的航空器f_i离场的延误时段；n为“航空器f_i进场”的总次数，n’为“航空器f_i离场”的总次数，n(x)为“”发生的次数，为“”发生的次数，为“”发生的次数；为航空器f_i在时刻t进场的概率；n_i为预计在间隔i到达的航班量；p_ij为预计在i间隔到达的航班实际在j间隔到达的概率；P_M[m]为某时间段内机场中有m架航空器进场的概率，M为机场中该时间段内可能存在的进场的航空器总数量；