x摘要：近现代，我国的经济在不断往前进步，民航业在不断的提升发展。空中交通越来越繁忙的状态，航班经常会出现临时的延误和取消问题。所以说，我们对机场实时流量预测是有相当必要的，只有了解了掌握了才能使得空中交通得到缓解和舒缓。我们在这里也着重分析了一下传统的预测方法以及相对应的特点，从而通过对实时流量预测的方法来研究和分析问题。
关键词：流量；预测；空域；四维航迹；实时流量预测
引言
随着民航业一步步的往前推进，飞机的数量也在不断的扩张，飞机的数量往往出现在一年中的某一时刻、一周中的某一时刻、一天中的某一时刻。由于气候和其他原因，有时候某个复杂天气地区或者机场以及飞机经过的地区密集程度是不同的，有时候控制的单位在一定时间内应付不了当时的集中状况所出现的问题。再加上国内航班的不断增加和扩张，在流量控制上有着局限性从而导致航班的延误和取消也在不断的增加。在所有航班延误和取消的原因里交通管制的原因已经占据了一定的比例。所以我们说，对于实时流量的预测已经成为不可忽视的话题也是目前我们迫切需要解决的问题。根据一些有数据性的科学合理的实时预测流量，能使得空中交通管制做出更好的规划和提前准备。飞机流量提前预测可以缓解和平衡整个区域的空中流量分布，使得在有限的空域资源里得到最大的利用率，并合理的科学的进行分配，从而使得飞机减少延误率和拥挤状态。但是，我们传统的预测流量的方法是没办法做到这一标准的，因为它没有实时性。
流量预测与流量管理
我们在这里说的对于空中交通流量的预测主要是指空中交通系统里所能预测计算出来的货运量以及客运量的总和。这种预测的服务是未来航空业发展到一定阶段的必然结果，也是我们对未来服务水平有所突破的前提条件。我们要实现空中交通流量的预测的主要目的就是为了防止在飞机运行过程中飞机与飞机的相互碰撞，飞机与障碍物的相互碰撞等等，维护好空中交通流量的有序进行，保障飞机的安全运行。对于实时流量预测，可以对区域控制部门实施改道措施、调整航线间隔、调整扇区数量、改变扇区流向或调整受控制人数，目的是为机场航站楼区域控制部门制定地面等待措施、合理安排出入境顺序提供依据。并调整控制下的人数。
四维航迹预测应用于扇区、机场、定位点实时流量预测
1.1概述
实时的交通流量预测跟以往的短期的交通预测和长期的交通预测都是有所不同的，它有着本身自身的特点。其主要目的是对未来一段时间内(一天内)特定空域的空中交通流量进行预测。这里的“指定空域”指的是相对较小的空域范围，如扇区、机场和锚点，而“一段时间”通常指几十分钟。但是在实际的情况中往往更复杂，所以在数据分析和计算中难免会出现不一样的误差。我们只能说流量预测的时间距离越短越接近实际时间的，那么做出来的预测数据就会越真实越准确。
1.2四维航迹生成
四维轨迹综合问题可以看作是从初始状态向量（、、、、、）到跑道反延线上与跑道方向一致的终点（、、、、、、、）的飞行轨迹生成。目前很难同时实现这五个状态变量的最优。因此，为了实现一种可行的算法，需要将整个拟合过程分为两个子问题依次求解。也就是说，第一步是综合二维水平飞行轨迹(，)，从起点位置和航向到终点位置和航向，再从起点速度和沿已知水平轨迹的高度(，)，速度剖面和高度剖面，到终点(，)。
起飞前，根据飞行计划的内容，即机上、待命和着陆机场、航线选择、速度/高度剖面计算和预计飞行时间、远程飞行计划的二次释放点、最小燃料量计算、与飞行员临时协调的MEL和飞行计划、在整个飞行过程中，飞机的计算采用第三章的算法。将水平飞行轨迹和垂直段结合起来，生成其四维飞行轨迹。同时，完成相应的点和时间，即一个位置点对应飞机到达仓库的时间。
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1.2.1飞行水平轨迹拟合
在一个典型的飞行轨迹的水平轨道上，飞机通常从一个航线点直飞到另一个航线点，然后绕过这个航线点或靠近那个航线点并跟踪新航线，然后是直线。因此，在笛卡尔坐标系中，任何飞行的水平轨迹都可以简单地用航线点的(X，Y)坐标来表示，因为飞机不能立即完成从一条路线到另一条路线的改变。因此，还应给出固定线路点的合理转弯半径。水平轨迹在转弯开始时开始，然后是直线段或反向段，与转弯段交替，直到最后转弯。因此，飞机的水平地面飞行轨迹应该是一系列直线段和圆弧段的组合。
1.3机场实时流量预测
机场可以被看作是实时交通预测的一个点。机场流由起飞流和降落流两部分组成.机场在一定时间内的流量是起飞流和着陆流之和。根据上述完整的四维航迹预测，可以直接得到各航班在起飞机场的起飞时间和目的地机场的降落时间，从而对机场未来一段时间的实时交通量进行预测。只要把这段时间内从机场起飞并降落在机场的航班数目加起来就行了。
1.4扇区实时流量预测
由于空域特性的不同，扇区与机场在实时交通预测中存在差异。它可以被视为一个点，但在空间上是一个范围。指定飞机在某个点进入扇区并从另一个点离开扇区的地段，在此期间飞机在扇区中处于活动状态。因此，要计算飞机在扇区内的时间，只需计算飞机进出扇区的两点。因为飞行计划中预先确定了飞行经过的区域，所以在飞行过程中高度问题可以忽略不计。
综上所述，扇形在二维空间中可视为任意闭合曲线（f（x，y）=0）。只有考虑到飞行的水平飞行轨迹，飞机进出扇形区的两点才能计算为飞机水平飞行轨迹与任意闭合曲线的交点。
方程为：
（4-1）
式中：x,y是二维惯性坐标系中飞行器的质心的位置坐标；θ是轨道的倾角；对于航向角；f(x,y)=0是扇形的二维边界方程。
从公式4≤1，我们可以找到两个点的飞行进出指定的扇区。通过飞行的四维轨迹，点对应于时间，得到飞行进出扇区的时间。设为 和 。对于未来某个扇区的实时流量，请将时间段设置为。
部门实时交通预测可分为三种情况：
（1) ^ ^ ^
（2) ^ ^ ^
（3) ^ ^ ^
因此在针对扇区进行实时流量预测，结果是符合这三种情况的飞行次数之和。
小结
近现代，我国的经济在不断往前进步，民航业在不断的提升发展。空中交通越来越繁忙的状态，航班经常会出现临时的延误和取消问题。所以说，空中交通流量问题越来越得到人们的重视和关注，流量预测也是空中流量问题解决的首要前提。但是，我们传统的预测流量的方法是没办法做到这一标准的，因为它没有实时性。由于实际的计算误差还有实际的情况发生变化的复杂性，在一定程度上有偏差问题是避免不了的。所以，我们在考虑误差的影响的同时，也要提高本身计算算法的精准性，降低计算时间来增加预测的及时性。所以，我们在具体的实际工作中，对于实时流量的预测是要注意本身和实际的误差率还有时效性之间的折中点的，这样才能使得我们在实时流量预测上得到更准确又满意的结果。
参考文献
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[3] Lee，H .P and Leffer M .F: Development of the L-1011Four-DimensionalF light Management System，N ASAC R3 700.
论文作者:郭泽润
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/24
标签：流量论文; 实时论文; 飞机论文; 交通论文; 扇区论文; 轨迹论文; 机场论文; 《科技新时代》2019年5期论文;