一种基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法

    技术2024-12-23  44


    :本发明属于飞行程序设计领域,针对终端管制扇区繁忙时段进场交通流优化问题,设计的一种进场程序优化方法。

    背景技术

    0、
    背景技术:

    1、在保证飞行安全的前提下,怎样优化进场交通流、提升管制扇区的运行效率成为了当前国内外空中交通管理机构的工作重心。依据现有的空中交通监视技术水平,空中交通管理机构以及国内外专家学者们可使用ads-b自动相关监视设备,获取各管制扇区交通流参数以及时序分布,结合空中交通规则对该管制扇区的各项交通流指标进行分析,基于航迹运行模式的引入可以显著提升航空器、空中交通管理机构与航空公司运控部门之间的空中动态感知与飞行信息共享能力。

    2、然而,将基于航迹运行模式技术运用至终端管制扇区将会面临诸多难题,其中最具典型性的就是,目前正在使用的rnav进场程序结构很难满足未来终端管制扇区航空器容量。因此,本发明成果可对终端管制区的进场航空器排序、进场程序以及航路航线结构实现优化,在实际工作中优化空域整体运行环境,从而实现提高终端管制扇区容量、减轻管制员工作负荷、提升运行安全系数的发展目标。


    技术实现思路

    0、
    技术实现要素:

    1、发明目的:由于繁忙终端区当前进场程序运行效能无法充分满足未来航班量的增长态势,因此,本发明旨在依据现有进场程序基本结构型,结合基于航迹运行模式理念,使用动态进场路径优化方法对当前进场程序结构型进行优化,实现管制扇区扩容、管制负荷降低的优化目标。

    2、为实现上述目的,本发明提供了一种基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,所述方法包括:

    3、步骤s1:设计终端区动态进场路径优化程序;

    4、步骤s2:建立程序优化目标函数模型;

    5、步骤s3:定义模型所需决策变量;

    6、步骤s4:确立模型的约束条件,获得最优进场路径。

    7、其中步骤s1具体包括:

    8、步骤s11设计构建终端区动态进场路径水平优化航径;

    9、步骤s12设计构建终端区动态进场路径垂直优化航径。

    10、其中步骤s3具体包括:

    11、定义模型所需决策变量,将非线性参数转变为线性参数,简化模型的约束条件建立过程,进而提高算法求解速度。

    12、其中步骤s3具体包括:

    13、步骤s31定义并计算进场航空器在进场路径中的成本系数;

    14、步骤s32定义并计算进场航空器在等待航迹中的成本系数;

    15、步骤s33计算最小化延误所产生的成本总和;

    16、步骤s34建立最小化延误所产生成本总和的目标函数。

    17、其中步骤s4具体包括:

    18、步骤s41:确立进场路径选择约束;

    19、步骤s42:确立航空器过点窗口时间约束;

    20、步骤s43:确立航段飞行时间约束;

    21、步骤s44:确立交通汇聚冲突约束;

    22、步骤s45:确立变量取值约束。

    23、本发明所达到的有益效果:可对终端区的进场航空器排序、进场程序以及机场终端区航路航线结构实现优化,在实际工作中优化管制空域整体运行环境,从而实现提高终端管制扇区容量、减轻管制员工作负荷、提升运行安全系数的发展目标。



    技术特征:

    1.一种基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,其特征在于,所述方法包括:

    2.根据权利要求1所述的基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,其特征在于,基于终端管制扇区结构及运行特征,设计构建终端区动态进场路径优化程序,具体包括:

    3.根据权利要求1所述的基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,其特征在于,定义模型所需决策变量,将非线性参数转变为线性参数,简化模型的约束条件建立过程,进而提高算法求解速度。

    4.根据权利要求3所述的基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,所述定义模型所需决策变量,具体为:

    5.根据权利要求4所述的基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,其特征在于,通过最小化延误所产生的成本总和来量化优化成果,建立程序优化目标函数模型,具体包括:

    6.根据权利要求5所述的基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,其特征在于,所述进场航空器在进场路径中的成本系数为:

    7.根据权利要求6所述基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,其特征在于,确立本模型在进场路径选择和延误分配方面的约束条件,化解进场航空器可能面对的冲突与延误,获得航空器最优进场路径,具体包括:

    8.根据权利要求7所述基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,其特征在于,所述进场路径选择约束为:


    技术总结
    本申请公开了一种基于航迹运行模式的终端区动态进场路径优化方法,按照如下步骤进行:首先,以实际终端区为例,设计构建终端区动态进场路径优化程序;其次,通过最小化延误所产生的成本总和来量化优化成果,建立程序优化目标函数模型;然后,定义模型所需决策变量,将非线性参数转变为线性参数,简化模型的约束条件建立过程,提高算法求解速度;最后,确立本模型在进场路径选择和延误分配方面的约束条件,化解进场航空器可能面对的冲突与延误,获得航空器最优进场路径,以期提高民航管制空域航班运行效率,降低航空器燃油消耗,以及飞行员进近操控难度。

    技术研发人员:张洪海,朱梁珲,周锦伦
    受保护的技术使用者:南京航空航天大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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