基于面向对象的空中交通流量管理的系统研究

赵文

【摘 要】近年来，随着我国航空事业的发展，空中交通流量变得越来越大，空中交通流量管理方法得到了快速发展和广泛应用，研究有其相关课题着重要意义。本文首先对空中交通流量管理做了概述，分析了面向对象的空中交通流量管理方法，并结合相关实践经验，研究了面向对象的空中交通流量的管理系统建模。

【关键词】空中交通 流量 管理方法

1 前言

作为一项实践性要求较高的管理工作，空中交通流量管理方法的重要性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对空中交通流量管理方法的实践水平，从而有效优化空中交通管理的整体效果。

2 空中交通流量管理概述

空中交通流量管理侧重于对一定区域内的空域使用情况进行监控和疏导，以最佳的决策来维护空中交通服务的畅通高效，同时避免因管理不当所引起的事故情况的发生。该管理过程可以分为战略流量管理和战术流量管理两个阶段。前者又被称为先期流量管理，主要是在长期范围内，如数月到七天之内的飞行活动进行管理、分析与协调，提前性地对空中交通需求进行评估，确认和调整各飞行任务之间的协调性，制定适当的解决方案避免飞机飞行过程中出现问题。该阶段也负责制定年度空中交通容量计划、航路分配计划等内容[1]。后者又分为预战术流量管理和战术流量管理两部分。预战术流量管理，即飞行前流量管理，是在飞机执行飞行活动前的一至七天内对具体的飞行计划和管理活动进行确认和调整，依照当前的空域资源和飞行需求调整空中流量到最佳状态。该阶段会通过相关平台发布具体的飞行与流量管理信息。在飞机执行飞行任务当日所开展的管理活动为战术流量管理，即实时流量管理，该过程主要是对当日实际的空中交通情况和空域可承载的容量对飞行计划进行更新或细微调整，并向飞机分配具体的路径和时隙等。

3 面向对象的空中交通流量管理方法研究分析

3.1 地面等待策略

短期空中交通拥挤是可以依靠地面等待策略进行解决的。在实施这项方式的时候，需要保证的是地面延误比空中延误更具有安全性以及所产生的费用要低。地面延误主要目的是为了防止空中等待飞机数量过多所出现的不能控制的情况出现。所以说，地面等待问题的目的就是将空中等待转化为地面等待。地面等待问题所需要解决的是航班是不是延迟或者是延迟多长时间。根据机场的数量多少，将地面等待问题大致分为：单机场地面等待问题和多机场地面等待问题。根据所求的解是不是具有动态性，地面等待问题分为：静态地面等待以及动态地面等待。Terrab以及Odoni两位学者在1991年的时候对于确定型单机场地面等待问题进行了研究分析。在研究过程中发现，天气情况所进行的确定值对于目的机场安全性有所影响[2]。

3.2 终端区流量管理

终端区流量管理所包含的内容主要是在一定的范围内对于空中流量进行管理。在保证安全性能的基础上飞机所具备的飞行性能得到充分的发挥，这样的情况下，飞机才不会因为相互之间的影响出现延误，飞机的正点到达率也会提升上去。现在终端区有流量管理主要采取的措施为对于一定的区域内的飞机进行的排序，这样才能保证合理性的安排飞机着陆次序。国内外主要的所使用的排序方式有下面几种：

（1）先到先服务算法。很多航空公司所使用的主要方式，也是现阶段内管制程序常用的方式，在机场不是相对繁忙的情况下这种方式很适合使用。主要是根据飞机达到时间次序来决定飞机着陆顺序的方式。当飞机进入到终端区进入点范围内，中心系统会根据飞机的性能数据、初始状态等对于飞机到达目标点的ETA进行计算。（2）有约束性位置偏移算法。此项计算方式主要是在动态规划的基础上实现的，会对于一组飞机的位置进行全部的给定的情况下，对其进行彻底的优化。也可能对于所有的飞机排列树进行寻优，这样能够找到一条飞机列队中每两架飞机之间时间间隔最小的方式，也就是这组飞机的最佳次序。（3）时间提前算法。这样的算法对于飞机队列中每一架飞机都需要实施控制，但是对于飞机原本的队列顺序是不会改变的。其中一架飞机进行加速之后，就会先于原本正常估计时间达到目标点，这样的情况下，飞机队伍中所有的飞机都能减少相应的时间延误。

4 面向对象的空中交通流量的管理系统建模

4.1 面向对象系统模型

面向对象，是软件的一种开发方法。超越了程序设计以及软件开发拓展到了人工智能等领域，是一种对现实世界理解以及抽象的方法。有着四个方面的特点。

（1）客观世界由对象组成，复杂对象由简单对象组合而成。面向对象软件系统全部由对象组成，取代了传统方法的分解。（2）将所有对象划分成类，每个类定义数据和方法。建立对象实例时，每个实例具有专用的数据，表示该对象的状态属性。所有对象所公用的类，具有所有对象所公用的数据。（3）类之间存在父类和派生类的关系，从而形成一个层次结构。子类拥有上层类相同的属性，子类可以对属性重新描述，增加属性。（4）对象直接通过消息互相联系。对象的私有数据，外界不能直接处理，只能通过发送消息，由对象自身的操作来处理[3]。面向对象有着多个方面的优点，最重要特点是稳定性好，传统方法的软件结构，依赖于功能，当功能发生变化时，会引起软件整体的修改。模拟的是现实世界，现实世界是稳定的，故软件系统也是稳定的，功能的变化只是涉及少数的对象类。

4.2 空中交通流量管理系统建模

空中交通流量管理系统建模基本过程是，抽取流量管理系统中的有用对象，对象的属性和行动还有对象之间的联系进行确定[4]。然后在时间角度，构成对象的控制结构动态按照不同时刻发生的时序，使用状态图展开描述。最后，将对象属性值从输入一直到输出变化进行处理，依照时间管理的角度，流量管理系统中对象进行考虑。

5 结语

通过对空中交通流量管理方法的研究分析，我们可以发现，该项工作良好效果的取得，有赖于对其多项影响环节与要素的充分掌控，有关人员应该从其应用的客观实际出发，研究制定最为符合实际的管理方法实施方案。

参考文献：

[1] 杜豫新.空中交通流量管理[J].科技资讯，2012（09）：88-89.

[2] 何光勤，张进，胡明华.美国新一代航空运输系统及其对中国的借鉴意义[J].科技经济市场，2011（05）：212-214.

[3] 沈敏，薛立林，王卫红.中南地区协同流量管理系统设计研究[J].中国民航飞行学院学报，2012（05）：67-69.