内容简介
民航机场运行态势分析及优化关键技术是民航机场运行领域的研究重点，是推进民航交通体系完善的重要手段，对实现“交通强国”民航新篇章具有重大价值。
《民航机场运行态势分析及优化关键技术》是作者从事民航机场运行领域关键技术研宄以来，结合国内外民航业务发展和研究领域进展，经过近二十年的科研探索和工程应用撰写而成。《民航机场运行态势分析及优化关键技术》共分五章，第1章从介绍民航机场的定义与业务区域划分入手，详细分析民航机场运行态势分析及优化关键技术的研宄现状和重难点，阐述相关基本概念及组成。第2、3、4章分别以民航机场飞行区、航班保障区、航站区为研究对象，以探索该区域下运行态势分析及优化关键技术为重点，深入研讨各项技术的关键要素、模型构建以及实现方法。第5章讨论上述关键技术在民航机场信息系统工程建设中的落地应用以及向多个业务新模式的衍生发展。
精彩书摘
第1章民航机场运行态势分析及优化关键技术概述
1.1民航机场运行态势分析及优化关键技术概念
民航机场，也称民用机场，根据《中华人民共和国民用航空法》第六章定义，“本法所称民用机场，是指专供民用航空器起飞、降落、滑行、停放以及进行其他活动使用的划定区域，包括附属的建筑物、装置和设施[1]”。从空间上看，民航机场分为飞行区和航站区。飞行区指的是从航站区滴水檐到机场围界的用于航空器起飞、滑行和停靠的区域，具体包含飞行区跑道和滑行道，以及完成航班保障业务的机坪区域；航站区指的是旅客和货物航空运输业务的陆、空交换区域，是进港旅客换乘其他交通工具区域的统称，具体包含航站楼内的值机、安检、登机、行李提取业务区域，以及旅客完成交通换乘的机场巴士等待区、轨道交通换乘区、出租车等待区和私家车停车场等综合交通区域。具体区域划分情况如图1-1所示。
飞行区的业务流程包含航班降落跑道、滑行道滑行、停机坪的航班保障流程、航班推出滑行、跑道起飞。具体流程如图1-2所示。
航站区的业务流程分为离港业务流程和进港业务流程，离港业务流程主要包含值机、安检、登机，其中值机环节还包括针对旅客行李的办理托运服务；进港业务流程主要包含旅客行李的提取和换乘区的交通方式转换，具体如图1-3所示。
民航机场运行是指机场的日常运营和管理活动，包括但不限于航班调度、航空器地面服务、航空器运行监管、航空器停机坪操作、旅客和货物服务、航空安全措施、航空地面设施维护等m。民航机场运行态势分析及优化是从宏观和整体上描述民航机场运行的状况，刻画机场运行规律和发展的形势与状态[1]。运行态势分析及优化体现在航班保障、旅客保障以及核心资源利用三个方面。对于民航机场的管理者而言，提升服务水平和经济效益的先决条件是掌握民航机场的运行态势，进而根据民航机场运行的实际情况，评估当前运行状态，预测未来运行趋势，并以此为依据进行优化，实现对运行态势的调控。运行态势分析及优化关键技术就是指能够解决上述在机场运行中面临的问题，以及更好地进行机场各方信息交互与融合的方法与原理。
民航机场运行态势分析与优化关键技术是指利用各类方法和模型，对机场的运行状态进行全面评估、预测和调控的技术体系，以实现对机场运行态势的精确控制，从而提高机场运行效率。该技术体系包含运行态势理解、运行态势预测和运行态势优化三大核心技术：①运行态势理解关键技术主要通过过程机理建模与仿真等手段，解析机场不同业务区域当前的运行状态，如飞行区的场面交通状况、航班保障状况以及航站区的运行保障状况等；②运行态势预测关键技术在对当前运行状态进行理解的基础上，运用各类预测模型，预测未来一段时间内的运行态势，形成对机场未来运行趋势的判断；③运行态势优化关键技术则根据预测结果，采用智能算法等对机场的核心资源实施优化配置，并对管理策略进行调整，以提升机场的整体运行效率。这三大类技术相互衔接、相互促进，共同提升机场的运行管理水平。当前，这一技术体系正在成为推进“交通强国”民航新篇章战略、提升机场运行效率的重要手段，其理论和应用成果对推动民航事业发展具有重要意义。各类技术也在不断创新与发展，以适应机场日益复杂的运行环境。
1.2民航机场运行态势分析及优化关键技术国内外研宄趋势
1.2.1国内外研究现状
在民航机场运行态势分析及优化关键技术研宄方面，国外研宄起步较早，早在1995年，Endsley就明确提出将运行态势分析技术分为环境因素获取、理解和预测三个部分[3]，奠定了运行态势分析技术的理论基础。在此基础上，国外学者陆续开展了场面交通运行路径规划m等方面的优化技术研宄，初步构建了包含分析与优化的整体技术框架。随后，国内外研究者在完善和发展这一框架的过程中，持续开展对理解、预测与优化三大类关键技术的创新研宄，并取得了丰硕的研宄成果。
针对理解关键技术，国内外学者主要从场面交通运行、航班保障流程描述以及航站楼旅客识别三个角度开展研究。在场面交通运行方面，通过分析其运行过程的特点构建过程机理模型，并进行仿真分析的方式是目前的主要研宄热点。其中，过程机理模型构建技术集中在元胞自动机模型[5]、多智能体模型[6]以及二者的融合模型[7];在仿真技术中，普雷斯顿集团和澳大利亚民用航空局联合开发的全空域和机场模型(total airspace & airport modeller，TAAM)[8]是主要的机场场面交通仿真模型。在航班保障流程描述方面，我们使用佩特里(Petri)网[9]和贝叶斯网络[1()]刻画航班保障流程。在航站楼旅客识别方面，基于视频分析的旅客识别技术是当前国内外的研宄热点。其中，深度卷积神经网络是目前主要的技术手段。[11]提出的双流膨胀3D卷积神经网络(two-stream inflated three dimensions convolutional neural network，I3D)模型是该领域的旅客人数**识别模型，在遮挡和
目录
目录
序
前言
第1章 民航机场运行态势分析及优化关键技术概述 1
1.1 民航机场运行态势分析及优化关键技术概念 1
1.2 民航机场运行态势分析及优化关键技术国内外研究趋势 3
1.2.1 国内外研究现状 3
1.2.2 研究重点与难点 4
1.3 民航机场运行态势分析与优化关键技术组成 5
1.3.1 民航机场运行态势理解关键技术 6
1.3.2 民航机场运行态势预测关键技术 7
1.3.3 民航机场运行态势优化关键技术 7
参考文献 9
第2章 民航机场运行态势理解关键技术 12
2.1 飞行区场面交通理解技术 13
2.1.1 过程机理建模技术 14
2.1.2 仿真模拟技术 31
2.2 飞行区航班保障理解技术 40
2.2.1 流程刻画与建模技术 41
2.2.2 节点因果推理技术 56
2.3 航站区运行保障理解技术 87
2.3.1 人数估计与行为检测技术 87
2.3.2 目标跟踪技术 105
2.4 本章小结 122
参考文献 122
第3章 民航机场运行态势预测关键技术 129
3.1 飞行区场面交通流预测技术 130
3.1.1 基于局部加权支持向量回归的滑行时间预测方法 130
3.1.2 基于机坪空间构型的滑行时间预测方法 140
3.2 飞行区航班保障预测技术 149
3.2.1 过程静态估计 150
3.2.2 过程动态预测 164
3.3 航站区运行保障预测技术 182
3.3.1 旅客分布规律辨识 182
3.3.2 旅客流量预测方法 196
3.4 本章小结 215
参考文献 216
第4章 民航机场运行态势优化关键技术 220
4.1 飞行区场面交通优化技术 221
4.1.1 滑行路径优化技术 221
4.1.2 资源分配优化技术 236
4.2 飞行区航班保障优化技术 252
4.2.1 资源分配优化技术 253
4.2.2 滑行策略优化技术 276
4.3 航站区运行保障优化技术 289
4.3.1 安检通道分配优化技术 289
4.3.2 机场巴士运行优化技术 294
4.4 本章小结 301
参考文献 302
第5章 民航机场运行态势分析及优化关键技术应用 305
5.1 民航机场运行态势分析与优化应用系统建设现状与趋势 305
5.2 机场协同决策系统 307
5.2.1 A-CDM基本概念 307
5.2.2 A-CDM应用情况 309
5.2.3 A-CDM建设方案 310
5.2.4 A-CDM应用成果 316
5.3 未来展望 321
5.3.1 综合交通与智能服务 323
5.3.2 机场三区全域协同 325
5.3.3 中小机场群空地一体化运行 328
5.3.4 全国多机场联合运行 330
5.4 本章小结 332
参考文献 332
全书总结 333
试读
第1章民航机场运行态势分析及优化关键技术概述
1.1民航机场运行态势分析及优化关键技术概念
民航机场，也称民用机场，根据《中华人民共和国民用航空法》第六章定义，“本法所称民用机场，是指专供民用航空器起飞、降落、滑行、停放以及进行其他活动使用的划定区域，包括附属的建筑物、装置和设施[1]”。从空间上看，民航机场分为飞行区和航站区。飞行区指的是从航站区滴水檐到机场围界的用于航空器起飞、滑行和停靠的区域，具体包含飞行区跑道和滑行道，以及完成航班保障业务的机坪区域；航站区指的是旅客和货物航空运输业务的陆、空交换区域，是进港旅客换乘其他交通工具区域的统称，具体包含航站楼内的值机、安检、登机、行李提取业务区域，以及旅客完成交通换乘的机场巴士等待区、轨道交通换乘区、出租车等待区和私家车停车场等综合交通区域。具体区域划分情况如图1-1所示。
飞行区的业务流程包含航班降落跑道、滑行道滑行、停机坪的航班保障流程、航班推出滑行、跑道起飞。具体流程如图1-2所示。
航站区的业务流程分为离港业务流程和进港业务流程，离港业务流程主要包含值机、安检、登机，其中值机环节还包括针对旅客行李的办理托运服务；进港业务流程主要包含旅客行李的提取和换乘区的交通方式转换，具体如图1-3所示。
民航机场运行是指机场的日常运营和管理活动，包括但不限于航班调度、航空器地面服务、航空器运行监管、航空器停机坪操作、旅客和货物服务、航空安全措施、航空地面设施维护等m。民航机场运行态势分析及优化是从宏观和整体上描述民航机场运行的状况，刻画机场运行规律和发展的形势与状态[1]。运行态势分析及优化体现在航班保障、旅客保障以及核心资源利用三个方面。对于民航机场的管理者而言，提升服务水平和经济效益的先决条件是掌握民航机场的运行态势，进而根据民航机场运行的实际情况，评估当前运行状态，预测未来运行趋势，并以此为依据进行优化，实现对运行态势的调控。运行态势分析及优化关键技术就是指能够解决上述在机场运行中面临的问题，以及更好地进行机场各方信息交互与融合的方法与原理。
民航机场运行态势分析与优化关键技术是指利用各类方法和模型，对机场的运行状态进行全面评估、预测和调控的技术体系，以实现对机场运行态势的精确控制，从而提高机场运行效率。该技术体系包含运行态势理解、运行态势预测和运行态势优化三大核心技术：①运行态势理解关键技术主要通过过程机理建模与仿真等手段，解析机场不同业务区域当前的运行状态，如飞行区的场面交通状况、航班保障状况以及航站区的运行保障状况等；②运行态势预测关键技术在对当前运行状态进行理解的基础上，运用各类预测模型，预测未来一段时间内的运行态势，形成对机场未来运行趋势的判断；③运行态势优化关键技术则根据预测结果，采用智能算法等对机场的核心资源实施优化配置，并对管理策略进行调整，以提升机场的整体运行效率。这三大类技术相互衔接、相互促进，共同提升机场的运行管理水平。当前，这一技术体系正在成为推进“交通强国”民航新篇章战略、提升机场运行效率的重要手段，其理论和应用成果对推动民航事业发展具有重要意义。各类技术也在不断创新与发展，以适应机场日益复杂的运行环境。
1.2民航机场运行态势分析及优化关键技术国内外研宄趋势
1.2.1国内外研究现状
在民航机场运行态势分析及优化关键技术研宄方面，国外研宄起步较早，早在1995年，Endsley就明确提出将运行态势分析技术分为环境因素获取、理解和预测三个部分[3]，奠定了运行态势分析技术的理论基础。在此基础上，国外学者陆续开展了场面交通运行路径规划m等方面的优化技术研宄，初步构建了包含分析与优化的整体技术框架。随后，国内外研究者在完善和发展这一框架的过程中，持续开展对理解、预测与优化三大类关键技术的创新研宄，并取得了丰硕的研宄成果。
针对理解关键技术，国内外学者主要从场面交通运行、航班保障流程描述以及航站楼旅客识别三个角度开展研究。在场面交通运行方面，通过分析其运行过程的特点构建过程机理模型，并进行仿真分析的方式是目前的主要研宄热点。其中，过程机理模型构建技术集中在元胞自动机模型[5]、多智能体模型[6]以及二者的融合模型[7];在仿真技术中，普雷斯顿集团和澳大利亚民用航空局联合开发的全空域和机场模型(total airspace & airport modeller，TAAM)[8]是主要的机场场面交通仿真模型。在航班保障流程描述方面，我们使用佩特里(Petri)网[9]和贝叶斯网络[1()]刻画航班保障流程。在航站楼旅客识别方面，基于视频分析的旅客识别技术是当前国内外的研宄热点。其中，深度卷积神经网络是目前主要的技术手段。[11]提出的双流膨胀3D卷积神经网络(two-stream inflated three dimensions convolutional neural network，I3D)模型是该领域的旅客人数**识别模型，在遮挡和
