对于空域基于不确定需求预测概率空域拥挤管理策略

论文导读：
摘要：随着航空运输业的飞速进展，空域系统运转压力日益增大、运转环境多变复杂，不确定性因素对空中交通态势的影响日益突出。以不确定性角度缓解空域运转压力，逐渐成为欧美等航空发达国家近年来关注的热点之一，也是精细化、科学化探讨我国空域拥挤不足的重要课题。本论文在深入浅析交通需求随机性变化机理的同时，以风险管理的角度定位空域拥挤管理，探讨传统确定性的空域拥挤管理方式向不确定性方式的转变历程，有助于进一步改善空中交通需求预测策略，改善空域拥挤管理论述，提升航空运输服务的经济效益和社会效益。本论文在借鉴国外先进探讨成果的基础上，结合我国空域拥挤管理实际不足，利用空中交通流量管理、流量统计与预测、多目标优化、空域拥挤风险管理等技术，以不确定交通需求预测出发，将风险预测、风险解决和风险管理决策融入空域拥挤缓解历程中，通过整合空中交通流量的预测与调配历程，初步建立了一套较为完整的概率空域拥挤管理论述策略。主要探讨内容包括：（1）系统论述了概率空域拥挤管理探讨基础。首先，定义了概率空域拥挤管理的基本概念要素，包括空中交通管理、空中交通流量管理、风险管理、概率交通需求、不确定空域容量、空域拥挤风险和空域拥挤风险管理等，论述了各概念间的衍生推演联系，明确了概率空域拥挤管理概念要素系统。然后，浅析了概率空域拥挤管理的基本原理，阐明了实施概率空域拥挤管理的具体流程。最后，介绍了所采取的空中交通流量管理、风险管理、空中交通流量统计与预测、空域容量评估、多目标优化，以及空域拥挤风险管理等主要技术。（2）探讨了空域拥挤风险预测策略。首先，提取了影响扇区交通需求预测的主要因素，通过浅析航空器的到达扇区时间、扇区飞行时间和离开扇区时间三因素的随机特点，建立了空域扇区概率需求预测模型。然后，将空域扇区概率需求预测模型先后与确定性和不确定性的空域容量相结合，建立了空域拥挤风险预测模型及策略。最后，通过算例仿真表明，所建模型和策略可以量化扇区交通需求的不确定性分布及变化机理，浅析不确定性因素对空中交通需求与空域容量的影响，并掌握二者的变化与匹配，以而确定未来一段时间内空域范围中可能发生的空域拥挤风险不足。（3）探讨了基于局部优化的空域拥挤风险解决策略。首先，将空域拥挤风险预测模型引入空域拥挤风险解决机制，完成了空域拥挤风险预测模型在风险解决历程中的转化；通过预测高风险拥挤空域及时段，以空域最高拥挤风险为对象，以平衡空域拥挤的运转成本与运转风险出发，建立了基于局部优化的空域拥挤风险解决模型和策略，综合处理空域内发生拥挤后续可能性、全体航班的总延误时间、不同空域用户延误分配公平性以及解决对策的影响等多个目标。然后，利用高维多目标优化的NSGA2改善算法，实现了高拥挤风险解决对策的初次优化。最后，通过算例仿真结果表明，所建模型及算法不仅能在合理的时间内为空域内航空器找到较优离场时间和较优飞行路径，还能降低空域拥挤后续发生的可能性和全体航空器的运转成本，提升空域用户延误分配的公平性，降低对原有航空器飞行计划的影响程度，缓解空域扇区的最高拥挤风险。（4）探讨了基于全局优化的空域拥挤风险解决策略。首先，针对初次优化后尚未解决的空中交通流全局优化不足，综合考虑以交通需求分布、平衡以及管制员负荷等不足，建立了基于全局优化的空域拥挤风险解决模型，并利用多目标遗传算法，实现了空域拥挤风险解决对策的二次优化。结合空域拥挤风险解决对策，选取了符合实际运转需要的风险损失评价指标，建立了空域拥挤风险评价模型，并利用空域拥挤风险管理决策策略，确定了空域拥挤风险解决对策的实施时间和空域拥挤风险概率阈值。最后，通过算例仿真结果表明，所建模型和策略可以以空域运转的全局出发，以整体上进一步解决了交通流全局分布及各扇区的运转负荷等不足，有助于平衡与协调交通流运转全局，还可以获得较为适宜的空域拥挤风险解决对策实施时间和空域拥挤风险概率阈值，以而实现空域拥挤风险管理历程的进一步细化。最后，论文总结了基于不确定需求预测的概率空域拥挤管理策略探讨成果，指出本论文在不确定交通需求预测方面可以向更加细致的微观交通流层面拓展，在空域拥挤风险管理历程中可以更加深入地探讨人为因素的影响，在论述探讨的基础上还需向实际运用系统转化，并展望了今后的探讨方向。关键词：空中交通管理论文空中交通流量管理论文论文导读：拥挤风险预测63-683.4.1参数及符号说明63-643.4.2空域拥挤风险预测模型64-653.4.3空域拥挤风险预测策略65-683.5实例浅析68-723.6本章小结72-74第四章基于局部优化的空域拥挤风险解决探讨74-924.1概述744.2不足描述74-764.3基于局部优化的空域拥挤风险解决模型76-814.3.1参数及符号说明76-784.3.2数学模型78-814.
概率空域拥挤管理论文不确定交通需求预测论文风险管理论文多目标遗传算法论文
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Abstract6-15
第一章 绪论15-34

1.1 课题背景及来源15-18

1.2 国内外探讨近况18-25

1.2.1 国外概况19-22

1.2.2 国内概况22-25

1.3 探讨目的和探讨作用25-27

1.3.1 探讨目的25-26

1.3.2 探讨作用26-27

1.4 探讨案例27-32

1.4.1 探讨内容27-28

1.4.2 解决的关键不足28-29

1.4.3 技术路线29-30

1.4.4 章节安排30-32

1.5 主要工作与革新点32-34

第二章 概率空域拥挤管理探讨基础34-57

2.1 概述34

2.2 概率空域拥挤管理基本概念34-41

2.3 概率空域拥挤管理基本原理41-44

2.4 概率空域拥挤管理主要技术44-56

2.5 本章小结56-57

第三章 空域拥挤风险预测探讨57-74

3.1 概述57

3.2 不足描述57-59

3.3 空域扇区概率需求预测59-63

3.1 参数及符号说明59-60

3.2 航空器运转历程的随机性60-63

3.4 空域拥挤风险预测63-68

3.4.1 参数及符号说明63-64

3.4.2 空域拥挤风险预测模型64-65

3.4.3 空域拥挤风险预测策略65-68

3.5 实例浅析68-72

3.6 本章小结72-74

第四章 基于局部优化的空域拥挤风险解决探讨74-92

4.1 概述74

4.2 不足描述74-76

4.3 基于局部优化的空域拥挤风险解决模型76-81

4.

3.1 参数及符号说明76-78

4.

3.2 数学模型78-81

4.4 基于高维多目标优化的 NSGA2 改善算法81-86

4.1 算法描述81-84

4.2 算法实现84-86

4.5 仿真实验及浅析86-91

4.5.1 数据统计86-88

4.5.2 实验结果及浅析88-91

4.6 本章小结91-92

第五章 基于全局优化的空域拥挤风险解决探讨92-110

5.1 概述92

5.2 基于全局优化的空域拥挤风险解决模型92-99

5.

2.1 不足描述92-93

5.

2.2 参数及其符号说明93-94

5.

2.3 数学模型94-96

5.

2.4 基于多目标遗传算法的求解策略96-99

5.3 空域拥挤风险评价模型99-102
5.

3.1 不足描述99-100

5.

3.2 参数及符号说明100-102

5.

3.3 数学模型102

5.4 空域拥挤风险管理决策策略102-104

5.5 仿真实验及浅析104-109

5.1 数据统计104-107

5.2 实验结果及浅析107-109

5.6 本章小结109-110

第六章 总结与展望110-112

6.1 探讨结论与成果110-111

6.2 探讨局限与展望111-112

参考文献112-122
致谢122-124
在学期间的探讨成果及发表的学术论文124