一种基于冲突探测与排序退化的进港排序方法及其系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种基于冲突探测与排序退化的进港排序方法，包括：跑道排序、延误分配和航路点排序，采用冲突探测及退化排序策略。本发明专利技术有益效果包括：(1)不直接进行冲突解脱，而是采取冲突探测与冲突规避的方法，将多重排序问题简化为跑道排序单点排序，有效解决了所有冲突，保证了安全运行；(2)提供多种排序策略以供灵活选择，实现安全运行与效率之间的平衡，当航班较多时，可以采用安全优先策略，严格保证航班不冲突；当航班较少时，采用效率优先策略。空管部门可以根据运行的实际情况，灵活的选择排序策略。(3)本申请的方法不涉及复杂的数学运算，便于工程实现，降低对算力的要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于冲突探测与排序退化的进港排序方法及其系统


[0001]本专利技术涉及航班进港管理
，具体涉及一种基于冲突探测与排序退化的进港排序方法及其系统。

技术介绍

[0002]伴随着经济的快速发展，我国航空业也在快速的进步与发展中，随之而来的航班流量的快速增加，原来的空中交通管制系统越来越难以适应发展的要求。安全且高效的进行航班进港管理成为一个未来空中交通管制的重要研究方向。当前进港排序研究方向主要侧重于提高进港效率，降低航班的延误，提供航班正点率，在进港排序方面对航班冲突解脱研究相对较少。已有的冲突解决方案可以有效解决单点冲突，但无法有效解决多点多重排序导致的航班冲突问题。安全运行是民航业的生命线，任何研究都应当基于安全的前提，解决冲突是进港排序管理研究的基础。
[0003]现有的AMAN进港排序系统更多的关注提高进港效率，提高机场的吞吐量，降低航班的延误时长，而对冲突解脱方面研究较少，尤其是多重排序下的冲突解脱问题难以解决。《终端区飞行冲突解脱方法和系统》提供了一种在终端区进行冲突解脱的方法，但是也无法解决多重排序的问题。
[0004]多重排序问题：航班所经航路存在多个排序点(进港跑道也视为一个排序点)的场景，当航班经过的某一航路点与其他航班存在冲突时，尝试进行冲突解脱，可以以适当的方式调整航班经过此点的过点时间，达到冲突解脱的目的。但是在调整此点的过点时间后，又会对该航班其他航班点过点时间造成影响，可能导致原本不存在冲突的航路点出现冲突。在对新的冲突点进行冲突解脱调整时，又再次影响了其他的排序点，新的冲突再次出现。如此往复，始终无法解决完所有冲突。多重排序问题在航班较多时影响更明显，而航班较多恰恰是进港排序应用的关键场景。
[0005]传统4D轨迹冲突解脱技术方案如下：
[0006](1)采集进入终端区所有航班的信息，形成航班缓存队列，根据每个进港航班的预计降落时间对航班缓存队列进行进港排序处理，形成具有航班最优降落时间的进港航班序列。
[0007](2)提取一个航班对，根据进港航班数据判断航班对是否存在冲突，是则对航班对进行冲突解脱策略，将冲突解脱策略添加到解脱策略序列中，否则将航班对添加到无冲突航班序列中；
[0008](3)根据无冲突航班序列和解脱策略序列生成进港计划。
[0009]传统技术具备以下缺点：
[0010](1)传统冲突解脱方法只能解决单点冲突，冲突解脱策略可以对航班在某一汇聚航路点进行冲突解脱，但是未能考虑到此点采取的冲突解脱策略可能对本航班的其他汇聚航路点带来的影响，可能在其他汇聚航路引发新的冲突，无法解决多重排序。
[0011](2)冲突解脱方法在进行冲突解脱时，只是对一组航班对进行解脱，并未考虑到解
脱策略对其他航班带来的影响，其可能影响到其他航班的落地时间，过点时间等，可能对其他航班形成新的冲突。
[0012]导致缺点的原因：
[0013](1)当航班所经航路中存在多个排序航路点时，存在多重排序下难以进行冲突解脱的问题。多重排序难以冲突解脱的问题在待排序航班数量越多，航班的排序点越多的场景下更加明显。
[0014](2)传统方法在进行冲突解脱时，将排序策略与冲突解脱的割裂分析。事实上当航班间出现冲突时，采用一定的方法虽然可以使得航班解脱冲突，但是冲突解脱会影响本航班或其他航班的进港排序策略。将排序策略与冲突解脱分而治之的方式未充分考虑到进港排序各个步骤是一个有机的整体，相互之间存在影响，必须统一分析。

技术实现思路

[0015]本专利技术实施例的目的在于提供一种基于冲突探测与排序退化的进港排序方法及其系统，以解决多重排序的技术问题。
[0016]为实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于冲突探测与排序退化的进港排序方法，包括：
[0017]跑道排序步骤：基于4D轨迹计算出的预计落地时间ETA，得到初始的排序落地时间STA；以初始排序落地时间为时间基准进行冲突探测，判断航班是否符合跑道运行的各项限制，若符合，则进入延误分配步骤；若不符合，则更新排序落地时间STA为STA＝STA+σT，以新的排序落地时间STA继续进行冲突探测，σ
T
为增量延误；
[0018]延误分配步骤：基于跑道排序步骤计算出的排序落地时间STA，检查对应时刻下航班数量扇区所能管制的航班数量上限，若未超过，则进入航路点排序步骤，若超过，则排序落地时间STA继续向后延误STA＝STA+σT，并回到跑道排序阶段；
[0019]航路点排序步骤：延误分配后，计算得出各航路点的过点时间；依次检查航班在排序航路点是否与其他航班存在冲突，若不存在，则排序结束；若存在，进行退化排序。
[0020]作为本申请的一种具体实施方式，跑道排序步骤具体为：
[0021](1)基于4D轨迹计算出的预计落地时间ETA，得到初始的排序落地时间STA；
[0022](2)基于排序落地时间STA，检查航班在该排序落地时间跑道时隙是否处于关闭状态，是否与其他航班尾流冲突、跑道间隔冲突及平行跑道航班间斜距冲突，进港航班数量是否已超过跑道容量；若有一项是，则更新排序落地时间STA为STA＝STA+σT，继续步骤(2)；若全部否，则完成跑道排序，进行延误分配步骤。
[0023]作为本申请的一种具体实施方式，延误分配步骤具体为：
[0024](1)对航班所经扇区延误吸收优先级从高到低进行排序；
[0025](2)按照优先级从高到低遍历扇区，根据配置的各个扇区所能吸收的时延进行分配；
[0026](3)遍历所有扇区，检查经过延误分配后，在该航班经过扇区的时间段内，是否满足扇区容量的限制；若超过扇区容量限制，则排序落地时间STA向后增量延误σT，排序落地时间STA更新为STA＝STA+σT，再次返回至跑道排序阶段；
[0027](5)若在步骤(2)中，所有扇区的最大吸收时延之和小于延误时长，检查是否存在
Hold扇区，若存在则由Hold扇区吸收剩余时延，否则则依据航班经过各个扇区的航路段长度按照比例强制分配剩余时延。
[0028]作为本申请的一种具体实施方式，依次检查航班在所有航路点是否与其他航班存在冲突，若存在，则进行退化排序，具体为：
[0029]若则更新排序落地时间STA为STA＝STA+σT，再次进行跑道排序，再次进行冲突探测；其中ΔT＝STA
‑
ETA为航班当前延误时长，为扇区(s1，s1,
…
,s
n
)所能吸收的延误总和；
[0030]若则进行排序模式退化，从“完全排序
”→“
关注排序
”→“
重要排序
”→“
强制排序”逐级退化；当排序模式退化到强制排序时，只进行跑道排序，不再进行航路点排序。
[0031]第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于冲突探测与排序退化的进港排序设备，包括处理器、输入设备、输出设备和存本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于冲突探测与排序退化的进港排序方法，其特征在于，包括：跑道排序步骤：基于4D轨迹计算出的预计落地时间ETA，得到初始的排序落地时间STA；以初始排序落地时间为时间基准进行冲突探测，判断航班是否符合跑道运行的各项限制，若符合，则进入延误分配步骤；若不符合，则更新排序落地时间STA为STA＝STA+σT，以新的排序落地时间STA继续进行冲突探测，σT为增量延误；延误分配步骤：基于跑道排序步骤计算出的排序落地时间STA，检查对应时刻下扇区所能管制的航班数量上限，若未超过，则进入航路点排序步骤，若超过，则排序落地时间STA继续向后延误STA＝STA+σT，并回到跑道排序阶段；航路点排序步骤：延误分配后，计算得出各航路点的过点时间；依次检查航班在排序航路点是否与其他航班存在冲突，若不存在，则排序结束；若存在，进行退化排序。2.如权利要求1所述的进港排序方法，其特征在于，跑道排序步骤具体为：(1)基于4D轨迹计算出的预计落地时间ETA，得到初始的排序落地时间STA；(2)基于排序落地时间STA，检查航班在该排序落地时间时跑道是否处于关闭状态，是否与其他航班尾流冲突、跑道间隔冲突及平行跑道航班间斜距冲突，进港航班数量是否已超过跑道容量；若有一项是，则更新排序落地时间STA为STA＝STA+σT，继续步骤(2)；若全部否，则完成跑道排序，进行延误分配步骤。3.如权利要求2所述的进港排序方法，其特征在于，延误分配步骤具体为：(1)对航班所经扇区延误吸收优先级从高到低进行排序；(2)按照优先级从高到低遍历扇区，根据配置的各个扇区所能吸收的时延进行分配；(3)遍历所有扇区，检查经过延误分配后，在该航班经过扇区的时间段内，是否满足扇区容量的限制；若超过扇区容量限制，则排序落地时间STA向后增量延误σT，排序落地时间STA更新为STA＝STA+σT，再次返回至跑道排序阶段；(4)若在步骤(2)中，所有扇区的最大吸收时延之和小于延误时长，则检查是否存在Hold扇区，若存在，则将剩余的时延分配给Hold扇区；否则依据航班经过各个扇区的航路段长度按照比例强制分配剩余时延。4.如权利要求1所述的进港排序方法，其特征在于，延误分配后，按照以下规则计算航路点的排序过点时间，如下式所示：
其中(s1,s2,
…
,s
m
)依次为航路点(p1,p2,
…
,p
m
)的排序过点时间，(e1,e2,
…
,e
m
)为4D轨迹计算出的预计过点时间，(d1,d2,
…
,d
n
)为延误分配给各扇区的延误时长，L
k
为航路点p
k
与p
k+1
之间的距离。5.如权利要求4所述的进港排序方法，其特征在于，依次检查航班在所有航路点是否与其他航班存在冲突，若存在，则进行退化排序，具体为：若则...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾元军，朱秀莹，李思远，刘华章，张军，惠文晓，蒲可洪，范丽娟，
申请(专利权)人：中国民用航空总局第二研究所，
类型：发明
国别省市：