[发明专利]一种信息共享机制下的进离场航班协同排序方法

说明书

技术领域

本发明属于民航技术领域，特别涉及了一种信息共享机制下的进离场航班协同排序方法。

背景技术

近年来，随着空中交通量的持续激增，加上我国空域结构复杂、民航可用资源有限以及空中交通流量分布不均衡导致了繁忙终端区内空域拥堵，流量控制，大面积航班延误等一系列问题频繁发生。

国际民航组织(ICAO)以全球空中交通管理运行概念(GATMOC)为愿景，提出了“航空系统组块升级”(ASBU)计划，美国和欧洲分别提出了“下一代空中交通系统”(NextGen)与“单一欧洲天空空管研究”(SESAR)计划，以指导新一代空中交通管理系统的规划与实施。而ASBU、NextGen与SESAR计划，均将进离场与场面的决策支持研究作为瓶颈突破的重要方向。同时，我国民用航空局也在持续提高航空安全水平的前提下，把建设我国现代化空管服务系统，增加运输机场保障能力作为“十三五”民航发展的主要任务，以适应民航业的快速发展，缓解交通流量快速增长带来的管制压力，于是进离场航班排序问题成为当前研究的热点。

各国民航组织与科研部门均对航班排序问题进行了研究，并相继开发出进离场管理系统，诸如美国联邦航空局(FAA)及国家航空航天局(NASA)联合开发的区域终端雷达进近管制自动化系统(CTAS)，欧洲的进场管理系统(Arrival Management，AMAN)，如法国MAESTRO、德国4D-Planner、比利时OSYRIS等，欧洲空中航行安全组织(Eurocontrol)的离场管理系统。

相较于欧美民航发达国家，我国在航班排序问题的研究起步较晚。当前的研究大多数集中在仅进离场的排序，并未考虑航班之间的信息资源交互。即便是欧美民航发达国家，在进离场协同排序与调度的研究也位于起步阶段。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种信息共享机制下的进离场航班协同排序方法，实现进离场航班信息共享与协同排序，优化进离场时隙资源的配置，阻止航班延误的传播与积累。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种信息共享机制下的进离场航班协同排序方法，包括以下步骤：

(1)利用飞行计划，将进离场航班分为本场终点进场航班、本场连续航班以及本场始发离场航班；

(2)针对本场连续航班建立信息共享机制，即利用前序航班的优化落地时刻，考虑滑入时间、过站服务时间和滑出时间，更新后续航班的最早起飞时刻；

(3)从最大化运行容量和最小化连续航班延误两个角度构建目标函数；考虑不同运行模式下的尾流间隔和放行间隔，建立安全间隔约束，构建跑道协同；根据步骤(2)建立的信息共享机制，构建机场场面协同；基于机场场面协同和跑道协同，联合目标函数，建立信息共享机制下的进离场航班协同排序模型；

(4)利用模拟退火机制，在邻域搜索环节引入进离场航班协同优先级策略，采用基于Pareto支配接受准则的多目标模拟退火算法实现进离场航班协同排序。

进一步地，步骤(2)的具体步骤如下：

(201)根据进场航班的运行特性，确定进场航班i的挡轮挡时间

上式中，t_i为进场航班i的优化落地时刻；T_i^rot为进场航班i占用跑道时间；T_iⁱⁿ为进场航班i的滑入时间；

(202)根据离场航班的运行特性，确定离场航班j的预计撤轮挡时间

上式中，e_j为离场航班j的预计起飞时刻；为离场航班j的滑出时间；

(203)更新后续离场航班的撤轮挡时间

上式中，为后续航班j的过站服务时间；

(204)更新后续离场航班的最早起飞时刻

进一步地，步骤(3)的你具体步骤如下：

(301)构建目标函数：