目录
目录前言第1章 绪论 11.1 空域数值计算背景 11.1.1 航空基础设施 21.1.2 空管信息空间 181.2 空域数值计算定义 211.2.1 空域计算概念 221.2.2 计算概念外延 241.3 本书主要研究内容 271.3.1 主要探讨内容 271.3.2 本书章节安排 28参考文献 29第2章 空域数值计算控制 312.1 飞行冲突探测问题 312.1.1 空间坐标系统变换 322.1.2 冲突探测计算方法 342.1.3 现有计算的局限性 532.2 飞行冲突管理控制 562.2.1 复杂性计算 572.2.2 进入点决策 612.3 连续空域离散建模 642.3.1 数字空域概念 662.3.2 空域离散用途 712.3.3 格网划分方法 752.3.4 格网编码方法 812.4 空域格网应用示例 872.4.1 冲突探测应用 872.4.2 数据统计应用 90参考文献 95第3章 空域度量测量方法 993.1 基本概念定义 993.2 基本属性度量 1033.2.1 单元长度 1033.2.2 面积体积 1053.2.3 空间结构属性 1083.3 几何关系测量 1113.3.1 航路/航线关系 1113.3.2 空域重叠 1153.3.3 侧向间隔 1173.3.4 垂直间隔 1193.4 运行状态计算 1213.4.1 飞行流量 1223.4.2 飞行密度 1253.4.3 飞行态势 1263.4.4 管制间隔 1273.4.5 预警/告警 1333.4.6 灵活利用 1353.4.7 机型统计 137参考文献 138第4章 空域性能分析模型 1414.1 空域容量评估模型 1414.1.1 机场跑道容量 1424.1.2 终端区空域容量 1504.1.3 管制扇区容量 1544.2 气象条件下的容量 1574.2.1 相关研究 1584.2.2 算法构建 1604.2.3 一维分析 1654.2.4 二维分析 1664.2.5 算法应用 1694.3 近距平行跑道容量 1714.3.1 近距跑道运行 1724.3.2 基本假设条件 1774.3.3 进场容量模型 1784.3.4 离场容量模型 1854.3.5 混合运行模型 1864.4 区域导航间隔分析 1874.4.1 基本概念框架 1874.4.2 间隔分析方法 1894.4.3 轨迹建模仿真 2014.5 空域的复杂度估计 2034.5.1 复杂性指标 2054.5.2 复杂性计算 2074.5.3 轨迹复杂性 2104.5.4 验证分析 217参考文献 219第5章 空域优化成效评价 2245.1 基本概念定义 2245.2 航班延误指标体系 2275.2.1 航班延误定义 2285.2.2 延误因素分类 2305.2.3 延误指标构建 2325.3 延误回归预测研究 2415.3.1 支持向量机回归原理 2415.3.2 延误相空间重构方法 2425.3.3 差分进化算法的原理 2445.3.4 多任务航班延误分析 2475.3.5 航班延误的预测模型 2475.3.6 实例研究分析 2495.4 延误分类预测研究 2545.4.1 梯度提升决策树 2555.4.2 航班延误预测模型 2585.4.3 实例研究分析 2605.5 延误关联规则分析 2645.5.1 关联规则算法 2645.5.2 关联规则挖掘 2695.5.3 实例研究分析 2695.6 其他空域优化指标 270参考文献 272第6章 空域动态规划方法 2756.1 基本概念定义 2766.2 连续爬升空域优化 2796.2.1 研究对象 2806.2.2 数学公式 2816.2.3 数值结果 2836.3 终端空域动态管理 2866.3.1 空域动态算法 2876.3.2 算法计算结果 2926.4 航路空域动态配置 2926.4.1 天气影响范围处理 2936.4.2 禁飞区生成 2936.4.3 最优绕飞航路生成 2946.4.4 航路动态开合 2956.4.5 动态航线网络调整 2986.5 空域扇区动态配置 3016.5.1 基于区域模型的扇区配置 3036.5.2 基于图论模型的扇区配置 3116.5.3 扇区边界动态切换的触发 325参考文献 329后记 332
内容摘要
第1章绪论
随着航空科技的迅猛发展,由地球表面以上大气构成的物理空间(高度一般不超过30km,民用运输航空器飞行高度一般不超过15㎞),逐渐成为一种有价值的航空资源,即空域资源,它是航空的物理载体和必备的基础条件,成为同土地、海洋一样的国民经济与社会、国防建设发展不可或缺的资源。当航空的种类与飞行样式存在差异性,对飞行安全设定、对飞行效率考虑、对飞行任务划分等存在不同要求时,就存在着如何统筹安排不同种类的飞行,使用不同的空域资源,由此产生空域管理的要求,以实现高效的面向不同种类航空器的飞行,提供有效的空域资源供给,实现直飞及优化的飞行剖面,降低航空碳排放并实现对资源节约与有效利用等目标。
在航空样式单一、航空器机载电子信息设备性能不高、飞行数量不多的情况下,空域管理常采用静态划分空域、固定使用、分区域组织空中交通运行的传统方式。这种方式简单、易于实施且飞行安全系数较高,不需要复杂的空中交通管理系统作为支撑,并在多个国家延续使用多年。但随着空中飞行数量的增多、航空器性能的提升、复杂交通样式的出现等,传统的空域管理方式不再满足空中交通运行技术体系变革需要,动态与时分共享使用空域的需求与日俱增。由此在空域资源如何及时供给、如何适应空中交通快速时变管理新要求层面,出现了空域与空中交通流协l司管理的理论方法需求,产生出对空域进行离散切分成基本空域体和数字格网单元,展开对空域的数值计算、动态调度控制和运行结构优化,逐步形成了匹配空中交通流动态变化演进发展的空域动态管理新理论方法。1.1空域数值计算背景 科学技术的发展,让航空从早期的机械化时代走向了信息化时代,并逐步向着智能化时代进行演进发展。保障航空器空中航行的设施从早期依据常态化固定飞行需求,沿航路航线布点建设走向了面对空域构建信息网络的全方位建设。不同种类的航空器,包括运输航空器、军事航空器和通用航空器等逐步纳入统一的信息物理融合空间,实现基于信息集成的体系化航行保障。航空信息基础设施建设的日益完善,为打破航空机械化时代空域,依据不同使用对象或航行需求划分成割裂的条块奠定了物质基础,使实现空域数值计算、全方位使用和精确供给有了可能性,也为在信息物理融合空间中开展飞行的四维(four dimensional,4D,即空间三维+时间一维)剖面结构优化提供了物质条件。……
精彩内容
本书可作为高等院校空中交通运输工程专业研究生教材使用,也可供专业从事空中交通管理、空域管理优化决策研究人员参考使用。空域数值计算建立在空中交通管理信息空间与实际飞行物理空间融为一体的基础上,开展对空域使用的功能体划分、数字栅格建模、调度决策计算与运行结构优化,是适应空域精细化管理使用而提出的一套计算概念与方法。本书结合空中交通管理优化国内外进展及应用实践,系统阐述了空域数值计算的基本原理、方法组成与决策建模,为掌握伴随空中交通管理自动化技术发展而逐步形成的空域状态度量、性能测算、使用评测为核心的数字测度理论体系提供参考。
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