[发明专利]一种基于区块链的多机场时隙交换系统和方法

说明书

本发明公开一种基于区块链的多机场时隙交换系统和方法，属于机场时隙分配技术领域。针对现有技术中存在的机场时隙管理无法去中心化管理，需要人工协调，管理效率低，无法面对复杂情况等问题，本发明提供了一种时隙交换系统，包括底层基础模块、交换容器和Web应用层，底层基础模块进行物理层与信息层的耦合，交换容器基于区块链实现时隙交换，Web应用层用于不同用户间协同交互；时隙交换时先判断是否符合交换规则，基于区块链技术进行时隙交换，实现多方实时共享信息和业务协同，高效利用时隙资源，提升各利益相关方的协同能力，提高时隙资源的利用率，减少航班延误，提高管理效率。

技术领域

本发明涉及机场时隙分配技术领域，更具体地说，涉及一种基于区块链的多机场时隙交换系统和方法。

背景技术

长三角正处产业转型升级、城镇结构化关键时期，地区航空需求持续高速增长。华东地区空域面积占全国十分之一，却管理着全国近三分之一的航班量，空中交通异常繁忙。华东地区机场密度又是全国最大的，分布有上海浦东和虹桥、杭州萧山、南京禄口、青岛流亭、厦门高崎等多座大型机场，而且中小机场航班增量迅猛，其他空域用户在华东地区的活动也是最频繁的。空域资源的短缺，直接影响着长三角民航运输业的发展。而对有限的时隙资源进行合理的利用可以大量减少航班延误，提高经济与社会效益。随着长三角民航运输业持续高速增长，空中交通异常繁忙。而对有限的时隙资源进行科学管理显得尤为必要。

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，其本质上是一个去中心化的分布式账本数据库。去中心化的分布式存储带来公平与透明，让数据直接产生价值；信息的不可篡改、可追溯性带来安全与诚信，也让人与人之间变得更加互信。我国明确将区块链技术列为战略性前沿技术，积极鼓励发展区块链技术。目前区块链技术应用场景广泛，如跨境支付、保险理赔、供应链管理、商品溯源、征信等，达到了提升效率和降低成本的目的，同时实现数据确权，促进信息共享。

随着长三角航空运输业的快速发展，空中交通日益拥挤，航班延误现象时有发生，给航空公司和旅客造成了一定的经济损失。地面等待策略(GHP)是在空域容量受限时，将空中等待转化为更经济、更安全的地面等待，其核心是在协同决策(CDM)机制下的时隙分配。

时隙交换是指航空公司通过有条件的出让一部分CDM系统初始分配的时隙资源，以向其他航空公司换取有利于自己的时隙资源。出于航空公司利益的考虑，航空公司会尽量减少延误成本高的航班的延误，这是航空公司时隙交换的主要动力。对于执行地面等待程序的航班来说，不同的航班的延误成本不一，且分配给航班的时隙直接影响到延误时间。对于航空公司来讲，同一个时隙对不同的航空公司的价值也不相同，因此航空公司就有了时隙交换的可能。另外航空公司也可能由于自身或机场保障等原因，无法满足初始分配的时隙，需要进行时隙交换。

然而，现有技术中，存在以下问题：

1、时隙交换高度依赖流量管理单位作为协调中心，单点依赖性高，无法去中心化管理，时隙交换也是集权式管理；

2、时隙交换虽然有一定的规则，但是全程需要流量管理单位点对点进行人工协调，缺少电子协同工具，效率低下；

3、受人工协调限制，时隙存在浪费的可能，也直接影响空管整体运行效率；

4、无法应对复杂场景，特别是面对复杂天气或多航班发起时隙交换时。

如中国专利申请一种多跑道进离场航班时隙协同分配的多目标优化方法，申请号ZL201210331000.0，又如中国专利申请一种基于缓冲机制的航班时隙资源利用方法及对应系统，申请号ZL201811547373.5，从不同角度提出时隙分配方法，但目前为止并没有有效的对多机场时隙资源进行科学管理的方法。

发明内容

1.要解决的技术问题