航路点繁忙等级分级装置

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航路点繁忙等级分级装置
申请号	CN201910055824.1	申请日	2019-01-21	公开(公告)号	CN109637198B	公开(公告)日	2021-04-23
申请人	南京航空航天大学;			发明人	谢华; 朱永文; 袁立罡; 吴哲; 张颖; 唐治理; 谢道仪; 陈海燕;
摘要	本发明涉及一种航路点繁忙等级分级装置。以航路点为研究对象，按航路点连接航段间的物理结构及航路点流量的时空分布状态，构建航路点繁忙程度计算模型，并对众多航路点的繁忙程度计算结果进行了统计分析，对运行特点各异的空域单元的繁忙程度进行分级，以满足空域单元的管理需求。
权利要求	1.一种航路点繁忙等级分级装置，其特征在于，包括：繁忙程度指标建立模块，适于建立航路点繁忙程度指标；繁忙程度计算模型建立模块，适于依据繁忙程度指标建立航路点繁忙程度计算模型；采样数据获取模块，适于获取采样数据；计算模块，适于依据采样数据通过航路点繁忙程度计算模型计算各航路点繁忙程度取值；曲线获取模块，适于得出采样数据的航路点繁忙程度概率分布拟合曲线；繁忙程度分级模块，适于依据航路点繁忙程度概率分布拟合曲线基于概率等分的方法对各个航路点的繁忙程度进行分级；所述繁忙程度指标建立模块包括：第一指标建立单元，适于建立航段连接繁忙程度指标，即，两条航段a,b间的航段连接繁忙程度为公式为：其中，分别表示a航段在统计时间段内x高度层上的总流量、流量分布标准差与机型混杂比，表示a航段在统计时间段内各个高度层之间的流量标准差，p和q分别表示a和b航段上的高度层数量；第二指标建立单元，适于建立航路点相关航段繁忙程度指标，即，航路点连接的相互关联航段之间的繁忙程度表示为ri，公式为：其中，mi表示航路点i同时链接的航段数量，航路点的繁忙程度ri受各航段繁忙程度及航段边之间夹角的共同作用，设置其中θ表示航段边之间的夹角；第三指标建立单元，适于建立航路点出入复杂度指标，即，航路点i所连航段数量及交通流方向对其繁忙程度的影响，航路点出入度复杂度表示为di，公式为：in out 用修正出入度差异的影响，其中d 和d 分别表示航路点的入度和出度，e为自然底数。 2.如权利要求1所述的航路点繁忙等级分级装置，其特征在于，繁忙程度计算模型建立模块适于依据繁忙程度指标建立航路点繁忙程度计算模型，即：依据航段连接繁忙程度、航路点相关航段繁忙程度和航路点出入复杂度三个指标，建立航路点繁忙程度计算模型Busyi，即，其中，fi表示在统计时间段内通过航路点i的流量，为统计时间段内过航路点的总流量，其中n表示扇区内的航路点个数，i表示航路点标号，为航路点i的流量占有率。 3.如权利要求2所述的航路点繁忙等级分级装置，其特征在于，采样数据获取模块，适于获取采样数据，即，根据所划设扇区内部航路点及航段的结构信息提取空域结构数据，包括航路点位置信息、航段与航路点从属关系、航段覆盖范围、航段所属高度层。 4.如权利要求3所述的航路点繁忙等级分级装置，其特征在于，计算模块依据采样数据通过航路点繁忙程度计算模型计算各航路点繁忙程度取值，即，选取24小时的交通数据，根据统计时段内航路点及航段上的交通流量信息，采用航路点繁忙程度计算模型得出航路点的繁忙程度数值。 5.如权利要求4所述的航路点繁忙等级分级装置，其特征在于，所述曲线获取模块包括：采样数据清理单元，适于对采样数据中的每个计算结果进行清理；曲线处理单元，适于对清理后的计算结果采用插值函数对曲线进行光滑处理，得出采样数据的航路点繁忙程度概率分布拟合曲线。 6.如权利要求5所述的航路点繁忙等级分级装置，其特征在于，繁忙程度分级模块包括：概率计算单元，适于依据繁忙程度分析所有取值的情况和各种繁忙程度计算数值出现的概率；分级单元，适于结合点繁忙程度概率分布拟合曲线，基于概率等分的方法对各个航路点的繁忙程度进行分级。
说明书全文	航路点繁忙等级分级装置技术领域 [0001] 本发明涉及航空领域，具体涉及一种航路点繁忙等级分级装置。背景技术 [0002] 由于空中交通流量在空域上的分布不均，不同空域单元之间的繁忙程度存在较大的差异，细化流量管理策略需要掌握各个空域单元的交通繁忙程度和变化趋势，因此准确地评估空域单元繁忙程度是关键所在。 [0003] 目前，空中交通领域对于空域单元繁忙程度的研究多集中于从管制员工作负荷和复杂性的角度分析空域单元的繁忙程度。而且，繁忙程度以及分级的研究多以扇区为研究对象，还未涉及对航路交叉点/汇聚点的繁忙程度的研究。并且，以上研究均基于单一的量纲标准进行多个空域单元的繁忙程度对比，忽略了各个空域单元间的差异对指标值域和分级区间的影响。 [0004] 如何解决上述问题，是目前亟待解决的。发明内容 [0005] 本发明的目的是提供一种航路点繁忙等级分级装置。 [0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了 [0007] 一种航路点繁忙等级分级装置，其特征在于，包括： [0008] 繁忙程度指标建立模块，适于建立航路点繁忙程度指标； [0009] 繁忙程度计算模型建立模块，适于依据繁忙程度指标建立航路点繁忙程度计算模型； [0010] 采样数据获取模块，适于获取采样数据； [0011] 计算模块，适于依据采样数据通过航路点繁忙程度计算模型计算各航路点繁忙程度取值； [0012] 曲线获取模块，适于得出采样数据的航路点繁忙程度概率分布拟合曲线； [0013] 繁忙程度分级模块，适于依据航路点繁忙程度概率分布拟合曲线基于概率等分的方法对各个航路点的繁忙程度进行分级。 [0014] 本发明的有益效果是，本发明提供了一种航路点繁忙等级分级装置，包括：建立航路点繁忙程度指标；依据繁忙程度指标建立航路点繁忙程度计算模型；获取采样数据；依据采样数据通过航路点繁忙程度计算模型计算各航路点繁忙程度取值；得出采样数据的航路点繁忙程度概率分布拟合曲线；依据航路点繁忙程度概率分布拟合曲线基于概率等分的方法对各个航路点的繁忙程度进行分级。以航路点为研究对象，按航路点连接航段间的物理结构及航路点流量的时空分布状态，构建一种航路点的繁忙程度计算模型，并对众多航路点的繁忙程度计算结果进行了统计分析，给出一种基于概率等分的航路点繁忙程度分级方法，对运行特点各异的空域单元的繁忙程度进行分级，以满足空域单元的管理需求。附图说明 [0015] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 [0016] 图1为发明提供的航路点繁忙等级分级装置的智能终端的原理框图 [0017] 图2是本发明所提出的航路点繁忙等级分级装置的原理框图。具体实施方式 [0018] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。 [0019] 请参阅图1，是本发明实施例提供的航路点繁忙等级分级装置的智能终端300的方框示意图。可以包括航路点繁忙等级分级装置200、存储器210、存储控制器220、处理器230、外设接口250、显示触摸屏240。 [0020] 存储器210、存储控制器220、处理器230、外设接口250、显示触摸屏240各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可以通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。航路点繁忙等级分级装置200可以包括至少一个可以软件或固件的形式存储于存储器210中或固化在智能终端300的操作系统中的软件模块，例如手航路点繁忙等级分级装置200所包括的软件功能模块及计算机程序等。 [0021] 其中，存储器210可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read‑Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read‑Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Flectric Erasable Programmable Read‑Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器210用于存储程序，处理器230在接收到执行指令后，执行所述程序。处理器230 以及其他可能的组件对存储器210的访问可以在存储控制器220的控制下进行。 [0022] 处理器230可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器230可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。 [0023] 外设接口250将各种输入/输出装置耦合至处理器230以及存储器210.在一些实施例中，外设接口250、处理器230以及存储控制器220可以在单个芯片中实现，在其他一些实施例中，他们可以分别由独立的芯片实现。 [0024] 显示触摸屏240用于接收外部的触摸操作，并将外部操作发送给处理器230处理，从而将外部表的操作转化为手势轨迹。 [0025] 可以理解，图1所示的结构仅为示意，智能终端300还可以包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或者其组合实现。 [0026] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和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。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。 [0027] 实施例 [0028] 如图2所示，本实施例提供了一种航路点繁忙等级分级装置。以航路点为研究对象，按航路点连接航段间的物理结构及航路点流量的时空分布状态，构建一种航路点的繁忙程度计算模型，并对众多航路点的繁忙程度计算结果进行了统计分析，给出一种基于概率等分的航路点繁忙程度分级方法，对运行特点各异的空域单元的繁忙程度进行分级，以满足空域单元的管理需求。航路点繁忙等级分级装置包括： [0029] 繁忙程度指标建立模块，适于建立航路点繁忙程度指标； [0030] 繁忙程度计算模型建立模块，适于依据繁忙程度指标建立航路点繁忙程度计算模型； [0031] 采样数据获取模块，适于获取采样数据； [0032] 计算模块，适于依据采样数据通过航路点繁忙程度计算模型计算各航路点繁忙程度取值； [0033] 曲线获取模块，适于得出采样数据的航路点繁忙程度概率分布拟合曲线； [0034] 繁忙程度分级模块，适于依据航路点繁忙程度概率分布拟合曲线基于概率等分的方法对各个航路点的繁忙程度进行分级。 [0035] 其中，，分析航路点在实际运行条件下的航路结构和航空器实际运行情况，建立航段连接繁忙程度、航路点相关航段繁忙程度以及航路点出入复杂度3种航路点繁忙程度指标，较为全面的刻画航路点的航路结构特征，繁忙程度指标建立模块包括： [0036] 第一指标建立单元，适于建立航段连接繁忙程度指标，即，两条航段a，b间的航段连接繁忙程度为公式为： [0037] [0038] 其中，分别表示a航段在统计时间段内x高度层上的总流量、流量分布标准差与机型混杂比，表示a航段在统计时间段内各个高度层之间的流量标准差；可见，在计算航段的繁忙程度时，综合考虑了航段上航空器的时空分布特征。p和q分表表示a和b航段上的高度层数量。第二指标建立单元，适于建立航路点相关航段繁忙程度指标，即，航路点连接的相互关联航段之间的繁忙程度表示为ri，公式为： [0039] [0040] 其中，mi表示航路点i同时链接的航段数量，航路点的繁忙程度ri受各航段繁忙程度及航段边之间夹角的共同作用，设置其中θ表示航段边之间的夹角； [0041] 第三指标建立单元，适于建立航路点出入复杂度指标，即，航路点i所连航段数量及交通流方向对其繁忙程度的影响，航路点出入度复杂度表示为di，公式为： [0042]in out [0043] 用修正出入度差异的影响，其中d 和d 分别表示航路点的入度和出度，e为自然底数。 [0044] 在本实施例中，繁忙程度计算模型建立模块适于依据繁忙程度指标建立航路点繁忙程度计算模型，即：依据航段连接繁忙程度、航路点相关航段繁忙程度和航路点出入复杂度三个指标，建立航路点繁忙程度计算模型Busyi，即， [0045] 其中，fi表示在统计时间段内通过航路点i的流量，为统计时间段内过航路点的总流量，其中n表示扇区内的航路点个数，i表示航路点标号，为航路点i的流量占有率。 [0046] 在本实施例中，采样数据获取模块，适于获取采样数据，即，根据所划设扇区内部航路点及航段的结构信息提取空域结构数据，包括航路点位置信息、航段与航路点从属关系、航段覆盖范围、航段所属高度层，处理航班动态数据，实时采集民航局空管局的航班计划和二次雷达数据。 [0047] 计算模块适于依据采样数据通过航路点繁忙程度计算模型计算各航路点繁忙程度取值，即，选取24小时的交通数据，根据统计时段内航路点及航段上的交通流量信息，采用航路点繁忙程度计算模型得出航路点的繁忙程度数值，得到各航路点繁忙程度取值。 [0048] 具体的，所述曲线获取模块包括： [0049] 采样数据清理单元，适于对采样数据中的每个计算结果进行清理，保证数据的准确性。 [0050] 曲线处理单元，适于对清理后的计算结果采用插值函数对曲线进行光滑处理，清楚地表达繁忙程度的分布及趋势，得出采样数据的航路点繁忙程度概率分布拟合曲线。 [0051] 在本实施例中，繁忙程度分级模块包括： [0052] 概率计算单元，适于依据繁忙程度分析所有取值的情况和各种繁忙程度计算数值出现的概率； [0053] 分级单元，适于结合点繁忙程度概率分布拟合曲线，基于概率等分的方法对各个航路点的繁忙程度进行分级，即为对概率曲线与坐标轴围成的面积进行面积等分，从而完成对航路点繁忙等级的分级。 [0054] 综上所述，本发明提供了一种航路点繁忙等级分级装置，包括：繁忙程度指标建立模块，适于建立航路点繁忙程度指标；繁忙程度计算模型建立模块，适于依据繁忙程度指标建立航路点繁忙程度计算模型；采样数据获取模块，适于获取采样数据；计算模块，适于依据采样数据通过航路点繁忙程度计算模型计算各航路点繁忙程度取值；曲线获取模块，适于得出采样数据的航路点繁忙程度概率分布拟合曲线；繁忙程度分级模块，适于依据航路点繁忙程度概率分布拟合曲线基于概率等分的方法对各个航路点的繁忙程度进行分级。以航路点为研究对象，按航路点连接航段间的物理结构及航路点流量的时空分布状态，构建一种航路点的繁忙程度计算模型，并对众多航路点的繁忙程度计算结果进行了统计分析，给出一种基于概率等分的航路点繁忙程度分级方法，对运行特点各异的空域单元的繁忙程度进行分级，以满足空域单元的管理需求。 [0055] 以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。