[发明专利]一种空域扇区划分方法

说明书

本发明公开一种空域扇区划分方法。所述方法包括：建立待划分空域的无向图模型；确定待划分空域的扇区数量k；根据待划分空域的无向图模型随机构建k个Voronoi图子图，得到k个扇区，对所述k个Voronoi图子图进行优化，在保证扇区结构连通性约束的前提下使各扇区的覆盖量均衡，最终得到划分的扇区。应用本发明所述方法划分的扇区不仅能够均衡地分配工作负荷，而且能够保证扇区结构具有较强的稳定性和鲁棒性，使管制员具有足够的辨识能力，提高了飞机飞行的安全性。

技术领域

本发明属于空中交通管理技术领域，具体涉及一种空域扇区划分方法。

背景技术

目前，在空中交通管理中扇区划分对保证空中交通安全起至关重要的作用。近年来，很多学者针对空域扇区划分进行了一些有益的研究和探索，采取的一般方法是：首先建立空域模型，然后根据管制员负荷均衡原则利用优化算法将空域划分成扇区。所用空域模型包括细胞元模型、航路模型、Voronoi图模型和图模型。现有划分方法多存在没有考虑到空域结构因素，因而所划分的扇区不能完全保证扇区的凸性、最小距离和连通性等几何约束，更没有对扇区结构的鲁棒性加以考虑等问题。

专利号为ZL201310090721.1的发明专利提出了一种基于加权图模型的空域扇区划分方法，该发明通过建立空域加权图模型、而后利用加权图划分算法划分扇区，并采取了诸多措施以满足空域扇区的设计要求。该发明虽然在一定程度上解决了上述问题，但该发明是根据一段时间内的管制员工作负荷实现扇区划分，没有虑及飞机在飞行过程中的时间因素。因此，该发明虽然能够保证所划分的各个扇区在一段时间内的工作负荷实现均衡，但也会出现在某一时间点上某一扇区的工作负荷超出额定负荷或工作负荷很低的情况，即在该时间点上出现工作负荷在扇区间分配极为不平衡现象，这将导致在高负荷扇区管制员不能有效管理飞机而危及交通安全和低负荷扇区管制员效率低下问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种空域扇区划分方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种空域扇区划分方法，包括：

步骤1，建立待划分空域的无向图模型G＝G(V,E)，其中，顶点集V＝{1,2,...,N}是关键点序号的集合，N为关键点的数量，关键点包括机场、航路点和航路交叉点，边集合E＝{e_ij＝(i,j):i,j∈V}，e_ij表示连接顶点i和j的航路段；

步骤2，确定待划分空域的扇区数量k；

步骤3，根据待划分空域的无向图模型构建k个Voronoi图子图，1个子图构成1个扇区。对所述k个Voronoi图子图进行优化，在保证扇区结构连通性约束的前提下使扇区的覆盖量均衡，扇区的覆盖量用于表征在规定时间段内扇区中所有飞机对造成管制员紧张心理的影响程度，其值等于扇区内任一位置(点)的覆盖密度对其位置坐标的积分，任一位置的覆盖密度等于在规定时间段内飞经所述位置的所有飞机的覆盖密度的和，一架飞机在任一位置的覆盖密度是与飞行时间相关的函数，用于表征所述飞机在规定时间段内到达所述位置的可能性及对所述位置的影响程度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过建立待划分空域的无向图模型，确定待划分空域的扇区数量k，根据待划分空域的无向图模型随机构建k个Voronoi图子图，得到k个扇区。对所述k个Voronoi图子图进行优化，在保证扇区结构连通性约束的前提下使各扇区的覆盖量均衡，实现了待划分空域的扇区划分。采用本发明所述方法划分的扇区不仅能够均衡地分配工作负荷，而且能够保证扇区结构具有较强的稳定性和鲁棒性，使管制员具有足够的辨识能力，提高了飞机飞行的安全性。

附图说明

图1为采用现有方法划分的北京管制区扇区；