一种航路资源动态分配工具及其实现方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空中交通管理技术，特别涉及一种可应用于空中交通流量管理、有效 应对航路运行环境变化的一种航路资源动态分配工具及其实现方法。
【背景技术】
[0002] 航路是主要的空域类型之一，对于保障大范围空中交通运行秩序具有重要的意 义。现有航路资源分配工具可根据航路可用性、飞行用户对航路的偏好等条件优化分配航 路，有效缓解天气等因素导致的航路拥挤影响。但是现有的研究成果对空域资源的分配一 般具有较强的计划性，根据空域资源的预测容量和计划交通需求进行整体考虑，缺乏能有 效跟踪空域资源使用情况、动态优化分配空域资源的简便、易行的工具，难以实现对空域资 源分配过程的有效控制，民航空中交通管理实际工作中仍以计划分配工具为主，采用先到 先服务原则，航路资源利用率较低，损失较大。
[0003] 因此，需要一种新的技术方案以解决上述技术问题。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明的目的是针对现有技术的不足而提出一种航路资源动态分配工 具及其实现方法，可动态掌握航路资源占用与闲置情况，实现航路资源的动态分配，最大程 度地利用航路资源，减少了航班延误损失。
[0005] 为了实现本发明的目的，本发明公开了一种航路资源动态分配工具，该航路资源 动态分配工具包括初始化模块、航路资源模块、优化分配模块、时域控制模块、策略执行模 块、输出模块；所述初始化模块用于获取当前未执行航路资源优化分配策略的航班信息，所 述航班信息包括航班数、每个航班的计划到达时刻和单位时间延误成本；所述航路资源模 块用于获取航路当前容量，根据容量确定当前可用时隙资源；所述优化分配模块以当前未 执行航路资源优化分配策略的航班的总延误损失最小为目标，按照航班实际到达时刻不早 于计划到达时刻、每个航班有且仅有一个时隙的约束条件优化分配当前可用时隙资源，生 成当前航路资源优化分配策略；所述时域控制模块按一定步长检测航路容量，判断当前容 量是否发生变化，如是则转至航路资源模块，如否则转至策略执行模块；所述策略执行模块 用于执行当前航路资源优化分配策略；所述输出模块用于判断是否存在未执行航路资源优 化分配策略的航班，如是则转至优化分配模块，如否则输出总延误损失和航路资源优化分 配的最终策略。
[0006] 本发明还提出了一种航路资源动态分配工具的实现方法，该实现方法包括以下步 骤：
[0007] 利用初始化模块获取当前未执行航路资源优化分配策略的航班信息，航班信息包 括航班数、每个航班的计划到达时刻和单位时间延误成本；
[0008] 利用航路资源模块用于获取航路当前容量，根据容量确定当前可用时隙资源；
[0009] 利用优化分配模块以当前未执行航路资源优化分配策略的航班的总延误损失最 小为目标，按照航班实际到达时刻不早于计划到达时刻、每个航班有且仅有一个时隙的约 束条件优化分配当前可用时隙资源，生成当前航路资源优化分配策略；
[0010] 利用时域控制模块按一定步长检测航路容量，判断当前容量是否发生变化，如是 则转至航路资源模块，如否则转至策略执行模块；
[0011] 利用策略执行模块执行当前航路资源优化分配策略；
[0012] 利用输出模块判断是否存在未执行航路资源优化分配策略的航班，如是则转至优 化分配模块，如否则输出总延误损失和航路资源优化分配的最终策略。
[0013] 优选地，本发明的航路资源动态分配工具及其实现方法中，所述优化分配模块采 用的数学公式为：
[0014] 以当前未执行航路资源优化分配策略的航班的总延误损失最小为目标，表示为
[0015] 其中，η为当前未执行航路资源优化分配策略的航班数；C1为航班i单位时间延误 成本；_?Γ为航班i实际到达时刻，即时隙r的起始时刻，表示时隙r ;彳为航班i计划到达时 亥IJ 为决策变量，若将时隙r分配给航班i，#为1，否则为0。决策变量的约束条件包括 航班实际到达时刻不早于计划到达时刻和每个航班有且仅有一个时隙。
[0016] 有益效果：本发明与现有技术相比：在空域流量受限条件下，能够及时掌握航路 容量变化，动态优化分配航路资源，提高航路资源利用率与空中交通运行效率，为有效掌握 与动态控制航路运行提供一种快速实现工具；本发明的航路资源动态分配工具易于嵌入空 中交通流量管理、空域管理或管制指挥自动化系统中，为空域管理、协同流量管理、管制指 挥自动化系统研发等提供技术支持。本发明利用各模块之间的配合，动态掌握航路容量变 化，实现航路资源的动态优化分配，最大程度地利用航路资源，提高航路资源利用率与空中 交通运行效率，减少了因空域流量受限条件下的损失；且实现方法简单、快速、易于操作、准 确率高。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的航路资源动态分配工具的组成框图；
[0018] 图2为本发明的航路资源动态分配工具的实现方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0020] 请参阅图1所示，本发明提出了一种航路资源动态分配工具，该航路资源动态分 配工具包括初始化模块、航路资源模块、优化分配模块、时域控制模块、策略执行模块、输出 模块；初始化模块用于获取当前未执行航路资源优化分配策略的航班信息，航班信息包括 航班数、每个航班的计划到达时刻和单位时间延误成本；航路资源模块用于获取航路当前 容量，根据容量确定当前可用时隙资源；优化分配模块以当前未执行航路资源优化分配策 略的航班的总延误损失最小为目标，按照航班实际到达时刻不早于计划到达时刻、每个航 班有且仅有一个时隙的约束条件优化分配当前可用时隙资源，生成当前航路资源优化分配 策略；时域控制模块按一定步长检测航路容量，判断当前容量是否发生变化，如是则转至航 路资源模块，如否则转至策略执行模块，其中，可根据不同情况，选定不同范围的步长来监 测航路容量；策略执行模块用于执行当前航路资源优化分配策略；输出模块用于判断是否 存在未执行航路资源优化分配策略的航班，如是则转至优化分配模块，如否则输出总延误 损失和航路