一种基于需求与容量不确定性的机场拥挤风险预测方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于需求与容量预测的机场拥挤风险预测方法，包括运行在客户端的机场拥挤风险预测子系统，该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；利用所述机场需求的不确定性预测模块实现机场需求的不确定性预测，利用所述机场容量的不确定性预测模块实现机场容量的不确定性预测，利用所述机场拥挤的不确定性预测模块实现机场拥挤的不确定性预测的步骤；本发明的优点是，在机场需求与容量预测的基础上，能够快速、有效的实现机场拥挤的风险预测，从而辅助相关人员科学、合理的把握机场交通的拥挤态势，并及时有效地采取拥挤解决措施，保障空中交通的安全、高效运行。
【专利说明】一种基于需求与容量不确定性的机场拥挤风险预测方法【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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:(I)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。
[0004]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】
[0005]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。
[0006]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；
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由伯努利大数定理，建立航班进场和离场延误时间的概率密度模型:
【权利要求】
1.一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r为时间间隔，if为航空器实际进场的时刻，?3:为航空器预计进场的时刻，为航空器/；.进场的延误时段，则if=rf +;if为航空器L实际离场的时刻，ff为航空器预计离场的时刻，为航空器离场的延误时段，则rfs = fl-s；jt为任意给定的航空器fi进场的延误时段，表示任意给定的航空器fi离场的延误时段;/7为“航空器/；.进场”的总次数，η’为“航空器离场”的总次数，/7为“χ ”发生的次数，Wxi为“ χ<?Τ-^(ζ) < X+Ax ”发生的次数，瑪F为“ y < 一 (^) < V+ iv ”发生的次数；巧($ '为航空器fi在时刻t进场的概率而为预计在间隔i到达的航班量为预计在i间隔到达的航班实际在7?旬隔到达的概率AM为某时间段内机场中有?架航空器进场的概率，#为机场中该时间段内可能存在的进场的航空器总数量； 由伯努利大数定理，建立航班进场和离场延误时间的概率密度模型:
【文档编号】G06Q50/30GK103942623SQ201410162252
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】李善梅, 徐肖豪, 王飞, 张春凤, 赵嶷飞, 王洁宁, 王超, 高伟, 黄宝军, 王兴隆, 李楠, 王红勇, 赵元棣, 姜高扬 申请人:中国民航大学