終端區(qū)動態(tài)交通特征與運行態(tài)勢研究.pdf

1、面對空中交通運輸需求的快速增加，運用技術手段提升空管運行效率與服務能力以緩解供需矛盾是當前行之有效的方式。由于傳統(tǒng)經驗型的粗放運行管理模式，未能有效利用空中交通特性、規(guī)律及時空特征，以幫助認知運行的動態(tài)性與問題所在，因此難以實現針對性、精細化的管理與科學決策。隨著空管運行數據采集的不斷完善，利用數據挖掘技術發(fā)掘空中交通的運行規(guī)律、動態(tài)模式、場景分類等隱含知識具備了基礎條件，相應的智能數據分析與決策技術也成為當前的研究熱點與趨勢。

2、　　本文總結了空中交通領域交通特性分析與智能決策支持的研究現狀與趨勢，以終端區(qū)為對象，從管制運行與流量管理的不同應用決策需求出發(fā)，深入研究了空中交通特性與運行態(tài)勢相關的若干數據分析與挖掘方法，以期提供科學有效的決策數據與模型支持，主要內容包括：
　　（1）機場飛行區(qū)航班運行時間的特征分析與決策應用。利用聚類方法提取飛行區(qū)場面滑行階段運行時間的聚集分布模式，從航班運行的階段構成出發(fā)，將場面滑行時間的周期性單日變化特征應用于城市對航班

3、運行時間的差異化度量，設計了一種按階段獨立計算、按條件整合的運行時間估算方法，以提供計劃編制的依據；針對惡劣氣象對航班離場階段時間的影響，設計了適用于機場的氣象影響程度指數（WITI），研究了機場WITI與不同離場延誤特征間的變化關系及規(guī)律，建立了回歸模型，以支持預測氣象條件下的終端區(qū)離場階段延誤的早期評判。
　?。?）建立了終端區(qū)交通流識別方法與交通流相態(tài)判別模型。從空中交通流特性分析與狀態(tài)識別的需求出發(fā)，首先利用改進的相似性度

4、量與譜聚類實現了終端區(qū)各類交通流的識別與參考航跡提取，抽象了表征交通流相態(tài)的特征度量。通過特征間的數值關系與變化規(guī)律，并結合領域認知，界定了終端區(qū)交通流的自由態(tài)、平穩(wěn)態(tài)與擁堵態(tài)，及各相態(tài)對應的管制運行特性與演化過程。以此為經驗，構建了因子分析與遺傳EM聚類的交通流相態(tài)模糊識別方法，實現交通流相態(tài)影響因素分析與隱性特征向量的抽取，為終端區(qū)流量時空分布調配與飛行程序優(yōu)化提供支撐。
　　（3）構建了終端區(qū)交通態(tài)勢模糊評價方法與態(tài)勢等級預

5、測模型。首先從交通態(tài)勢評價的指標缺陷及主觀性問題出發(fā)，通過提取終端區(qū)宏觀與微觀的交通特性，從進離場及總量三個維度構建態(tài)勢指標描述，進而設計了基于中介真值程度度量與熵理論權值賦值的終端區(qū)交通態(tài)勢模糊評價模型，實現了態(tài)勢的客觀判別與差異化度量。同時，鑒于態(tài)勢的模糊性與認知差異，以及流量調配對交通態(tài)勢識別的需求，設計了BP神經網絡模型，并利用中介評價結果與實際管制認知結果設定的樣本集合進行模型訓練與驗證，實現了終端區(qū)交通態(tài)勢等級的快速準確預測

6、。
　?。?）設計了終端區(qū)ATFM決策支持概念框架與可擴展平臺架構。由流量管理的目標與泛化內涵出發(fā)，界定了終端區(qū)運行決策支持的應用范疇及方法體系，并從流量管理時效階段與決策應用領域維度，實現具體應用決策方法的關聯，構建了可擴展的終端區(qū)ATFM決策支持概念框架與一般決策過程框架。以此為依據，進一步建立了決策信息抽取的層次化概念模型，設計了一種具備擴展能力與松耦合特征的多層次平臺體系框架，通過決策邏輯、數據挖掘方法及特征/屬性度量的分