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基于BSP和动态规划的大规模空域扇区划分方法研究

发布时间:2018-03-05 05:05

  本文选题:空域规划 切入点:扇区划分 出处:《中国民航大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:随着空中交通流量的增长与空域限制的加强,依据历史沿袭的人工划分空域扇区方法已经无法满足均衡管制员工作负荷、保障交通安全和提高运行效率的要求。过去的划分方法主要针对小范围空域,扇区数量的递增将会导致搜索空间中可行解数量激增、降低效率的问题。因此,本文结合二叉空间分割(Binary Space Partition,BSP)和动态规划方法对大规模空域扇区的自动划设方法进行研究。在分析了管制空域结构和交通流量分布的基础上,提出了空域交通流量图模型和扇区边界优化的约束条件。研究了均衡管制工作负荷的扇区划分二叉空间分割算法,结合动态规划方法提出了逐阶段动态搜索协调工作负荷最小的二叉空间分割算法。通过调整扇区优化算法,重新设计空域扇区,使交通流的增长与空域扇区相适应,改善解空间的搜索范围,解决了大范围管制空域划分为多扇区时算法效率低和准确性差的问题。首先,将管制空域抽象成为网络拓扑图,由关键点构建空域边界范围和航路(航线)分布。其次,选取交通流量、航向改变、潜在冲突风险三个重要指标,提出面向空域规划的扇区工作负荷评估模型。再改进二叉空间分割法,使扇区划分结果优先满足管制工作负荷的均衡,以动态规划优化每次划分的结果,逐步实现协调工作负荷的最小。最后,以上海情报区高空管制空域为例进行扇区划分的分析,验证了提出方法的有效性与可行性。本文对空域扇区划设的理论方法开展了较为全面、深入的研究,所提出的扇区工作负荷评估模型具有一定的针对性,扇区划分及优化方法能够将大规模空域有效划分,在保证扇区划设方案准确性的同时,降低可行解的搜索空间,提高整体算法的执行效率,为进一步深入研究空域规划设计提供技术支持。
[Abstract]:With the increase of air traffic flow and the enhancement of airspace restrictions, the manual division of air sector based on history can no longer meet the balanced workload of controllers. In the past, the partition method is mainly aimed at the small airspace, the increasing number of sectors will lead to the increase of the number of feasible solutions in the search space, and reduce the efficiency of the problem. In this paper, binary Space Partition (BSP) and dynamic programming are used to study the automatic mapping of large scale airspace sectors. Based on the analysis of the structure of control airspace and the distribution of traffic flow, The spatial traffic flow graph model and the constraints of sector boundary optimization are proposed. Combined with dynamic programming, a binary space segmentation algorithm with minimal coordinated workload is proposed. By adjusting the sector optimization algorithm, the spatial sector is redesigned to make the growth of traffic flow adapt to the spatial sector. The search range of solution space is improved to solve the problem of low efficiency and poor accuracy when the control airspace is divided into multi-sectors. Firstly, the control airspace is abstracted into a network topology. From the key points to construct the airspace boundary range and route (route) distribution. Secondly, select traffic flow, course change, potential conflict risk three important indicators, A sector workload assessment model for spatial planning is proposed, and then the binary space partition method is improved to make the sector partition result satisfy the balance of the controlled workload first, and the dynamic programming is used to optimize the results of each partition. Finally, taking the Shanghai Information region as an example to analyze the sector division, The effectiveness and feasibility of the proposed method are verified. In this paper, the theoretical method of spatial sector zoning is studied comprehensively and deeply, and the proposed sector workload assessment model has some pertinence. The sector partition and optimization method can effectively partition large scale airspace, reduce the search space of feasible solution and improve the efficiency of the whole algorithm while ensuring the accuracy of the sector division scheme. It provides technical support for further research on airspace planning and design.
【学位授予单位】:中国民航大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:V355

【参考文献】

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本文编号:1568837

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