一种新型的飞机着陆调度方法与流程

1.本发明涉及航班着陆调度技术领域，尤其是涉及一种新型的飞机着陆调度方法。


背景技术：

2.飞机着陆调度als(ai rcraft land i ng schedu l i ng)问题(以下直接简称als)作为空中交通流量管理的一个重要组成部分，一直受到学者们的广泛关注。
3.当飞机进入本机场的航空管制区域后，地面的飞行塔台将为其分配具体的降落时间，同时需要满足各种操作上的限制，例如，每架飞机需要在其对应的最早最晚降落时间之间降落，每两架飞机之间需要遵循最小间隔时间，以及保证突发故障、乘客突发疾病或等待空域气象突然转差等情形的飞机优先着陆等。als是一个典型的多约束np难组合优化问题。首先，问题的搜索空间随着飞机数呈指数级增长。假设飞机数为n，每架飞机降落的平均时间窗大小为t，那么搜索空间大小的数量级为o(tn)。其次，最终的调度方案需要满足相关约束条件，包括降落时间窗约束和每两架飞机之间的最小间隔时间约束等，约束条件的数量级达o(t2)。在繁忙的枢纽机场，进入终端区等待降落的飞机较多,极大地增加了调度的复杂度,同时对算法有效性也提出了更高的要求。
4.民航组织在机场空域和航线飞行时，每一架飞机起飞后将被分配一个着陆时间。以往民航着陆调度，主要考虑在确保飞机前后安全间隔(飞机尾流等影响)的同时，最大限度保证飞机按计划在期望的时间区间内着陆，以减少早到或晚到等违约赔偿，获得最佳的经济效益，其方法普遍未考虑飞机出现故障、天气突然转差、飞行员或乘客突发疾病等复杂特殊情况，飞行安全因素未考虑充分。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种新型的飞机着陆调度方法，以解决现有技术中进行航班调度时普遍未考虑飞机出现故障、天气突然转差、飞行员或乘客突发疾病等复杂特殊情况的技术问题，杜绝可能存在的风险。
6.本发明提供一种新型的飞机着陆调度方法，该方法适用于民航组织在机场空域和航线飞行前的飞机调度，包括如下步骤：
7.sp1.以飞机完整度d、飞机剩余油量o、飞行员和乘客健康指数h、飞机活动空域天气危险指数t和预计回收耗时s，建立多属性决策问题的决策矩阵d：
[0008][0009]
其中，ai是第i个考虑的方案，x
ij
是第i个方案关于第j个属性的数值结果；
[0010]
sp2.建立标准化决策矩阵:将各种类型的属性范围转换为无量纲的属性，使属性
间可以比较，将每个属性的结果按照总的属性向量的规范划分，决策矩阵r的元素r
ij
计算如下：
[0011]
sp3.关于属性j的熵ej定义为
[0012]
其中，k是常量，k＝1/lnm，保证ej∈[0,1],
[0013]
信息偏差度dj定义为dj＝1-ej[0014]
假设在准则层对各因素无偏好，定义权重wj为
[0015]
sp4.建立加权标准化决策矩阵:引入权值向量w＝(w1,w2,
…
,wj,
…
,wn)，通过矩阵的每列与其相应的权重相乘得到加权标准化决策矩阵v:
[0016][0017]
sp5.确定理想和负理想解:令两个假设的方案a
+
和a-定义为
[0018][0019][0020]
其中,j为效益性属性集合，j’为成本型属性集合,方案a
+
和a-分别表示最偏好和最不偏好的方案；
[0021]
sp6.计算距离:每个方案的距离通过n维euc l i d距离来测量,每个方案与理想方案和负理想方案的距离s
i+
、s
i-分别为
[0022][0023][0024]
sp7.计算与理想解相对接近程度:定义a
+
和a-的相对接近程度为
[0025][0026]
sp8.排列偏好顺序:根据c
i+
的降序，方案集按照偏好属性排列。
[0027]
进一步，如果航空管制员根据历史经验对影响飞机回收次序的因素有重要性排序，可对各因素的重要程度设置主观权重λj，对wj进一步修正，可以进一步得到比较准确的估计：在实时指挥中塔台航空管制员可根据经验，对飞机各属性按上式进行主观修正权重，能够得到更科学的排序结果。
[0028]
进一步，在计算关于属性j的熵ej时，
[0029]
进一步，进行飞机完整度d、飞机剩余油量o、飞行员和乘客健康指数h、飞机活动空域天气危险指数t和预计回收耗时s的记录时，需要在整个飞行生命期内，约定在某几个特定位置如进场点，进近点，平台点，起始进近点等处通报各机的状态参数。在各个特定位置通报飞机状态参数，能够实时将飞机的状态参数列入决策矩阵中，修正航班的调度顺序。
[0030]
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
[0031]
以往民航着陆调度，主要考虑在确保飞机前后安全间隔(飞机尾流等影响)的同时，最大限度保证飞机按计划在期望的时间区间内着陆，以减少早到或晚到等违约赔偿，获得最佳的经济效益，其方法普遍未考虑飞机出现故障、天气突然转差、飞行员或乘客突发疾病等复杂特殊情况，飞行安全因素未考虑充分，而本发明中，综合考虑到在飞机着陆调度中，实际可能面临地更加复杂全面因素，在分配时设置飞机完整度d、飞机剩余油量o、飞行员和乘客健康指数h、飞机活动空域天气危险指数t和预计回收耗时s等5个关键属性约束，既保证经济效益，又保证安全效益，以期获得最佳的综合效益，机场在特定位置通报各机的状态参数，接收参数后通过建立决策矩阵，得到各参数属性的信息熵后，采用基数偏好法中理想解方法对归航飞机进行排序，排序的过程是多属性决策的问题，得到的航班调度的排序更加科学、合理。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]
图1为本发明中飞机着陆流程的示意图。
具体实施方式
[0034]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0035]
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要
求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
[0036]
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
实施例1：
[0038]
下面结合图1所示，本发明实施例提供了一种新型的飞机着陆调度方法，该方法适用于民航组织在机场空域和航线飞行前的飞机调度，包括如下步骤：
[0039]
sp1.以飞机完整度d、飞机剩余油量o、飞行员和乘客健康指数h、飞机活动空域天气危险指数t和预计回收耗时s，建立多属性决策问题的决策矩阵d：
[0040][0041]
其中，ai是第i个考虑的方案，x
ij
是第i个方案关于第j个属性的数值结果；
[0042]
sp2.建立标准化决策矩阵:将各种类型的属性范围转换为无量纲的属性，使属性间可以比较，将每个属性的结果按照总的属性向量的规范划分，决策矩阵r的元素r
ij
计算如下：
[0043]
sp3.关于属性j的熵ej定义为
[0044]
其中，k是常量，k＝1/lnm，保证ej∈[0,1],
[0045]
信息偏差度dj定义为dj＝1-ej[0046]
假设在准则层对各因素无偏好，定义权重wj为
[0047]
sp4.建立加权标准化决策矩阵:引入权值向量w＝(w1,w2,
…
,wj,
…
,wn)，通过矩阵的每列与其相应的权重相乘得到加权标准化决策矩阵v:
[0048][0049]
sp5.确定理想和负理想解:令两个假设的方案a
+
和a-定义为
[0050]
[0051][0052]
其中,j为效益性属性集合，j’为成本型属性集合,方案a
+
和a-分别表示最偏好和最不偏好的方案；
[0053]
sp6.计算距离:每个方案的距离通过n维euc l i d距离来测量,每个方案与理想方案和负理想方案的距离s
i+
、s
i-分别为
[0054][0055][0056]
sp7.计算与理想解相对接近程度:定义a
+
和a-的相对接近程度为
[0057][0058]
sp8.排列偏好顺序:根据c
i+
的降序，方案集按照偏好属性排列。
[0059]
以往民航着陆调度，主要考虑在确保飞机前后安全间隔(飞机尾流等影响)的同时，最大限度保证飞机按计划在期望的时间区间内着陆，以减少早到或晚到等违约赔偿，获得最佳的经济效益，其方法普遍未考虑飞机出现故障、天气突然转差、飞行员或乘客突发疾病等复杂特殊情况，飞行安全因素未考虑充分，而本发明中，综合考虑到在飞机着陆调度中，实际可能面临地更加复杂全面因素，在分配时设置飞机完整度d、飞机剩余油量o、飞行员和乘客健康指数h、飞机活动空域天气危险指数t和预计回收耗时s等5个关键属性约束，既保证经济效益，又保证安全效益，以期获得最佳的综合效益，机场在特定位置通报各机的状态参数，接收参数后通过建立决策矩阵，得到各参数属性的信息熵后，采用基数偏好法中理想解方法对归航飞机进行排序，排序的过程是多属性决策的问题，得到的航班调度的排序更加科学、合理。
[0060]
具体的，如果航空管制员根据历史经验对影响飞机回收次序的因素有重要性排序，可对各因素的重要程度设置主观权重λj，对wj进一步修正，可以进一步得到比较准确的估计：在实时指挥中塔台航空管制员可根据经验，对飞机各属性按上式进行主观修正权重，能够得到更科学的排序结果。
[0061]
具体的，在计算关于属性j的熵ej时，
[0062]
具体的，进行飞机完整度d、飞机剩余油量o、飞行员和乘客健康指数h、飞机活动空域天气危险指数t和预计回收耗时s的记录时，需要在整个飞行生命期内，约定在某几个特
定位置如进场点，进近点，平台点，起始进近点等处通报各机的状态参数。在各个特定位置通报飞机状态参数，能够实时将飞机的状态参数列入决策矩阵中，修正航班的调度顺序。
[0063]
实施例2：
[0064]
现假设进入本机场航空管制区等待着陆的飞机有4架，其状态参数及回收时间成本如表1-1所示。
[0065]
表1-1待降飞机各状态参数值
[0066][0067]
首先计算出各属性权重：
[0068]
根据表中属性值建立决策矩阵d，
[0069][0070]
得到评价矩阵p，
[0071][0072]
进一步，得到各属性的熵ej、差异程度dj和标准化权重wj，如表1-2所示：
[0073]
表1-2计算结果
[0074] dohtsej0.99700.97740.99850.99170.9644dj0.00300.02260.00150.00830.0356wj0.04230.31830.02110.11690.5014
[0075]
计算相对接近程度，并建立决策矩阵r，
[0076][0077]
引入上文计算的标准化权值向量wj，得到加权标准化决策矩阵v，
[0078][0079]
确定理想解a
+
和负理想解a-，
[0080]a+
＝{0.0233,0.3235,0.0114,0.0619,0.1365}
[0081]
a-＝{0.0181,0.1030,0.0096,0.0524,0.3411}
[0082]
计算距离，计算距离，
[0083]
相对接近程度
[0084]
得到的排序结果是f3，f4，f1，f2。此外，在实时指挥中塔台航空管制员可根据经验，对飞机各属性按进行主观修正权重，得到更科学的排序结果。
[0085]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。