1.一种基于GAN的飞行流量分配方案生成方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1,收集当前和历史飞行流量数据,建立空中飞行网络模型;依据目标威胁度评价指标体系和历史飞行流量数据,进行威胁度预测,结合所述当前飞行流量数据和预测的威胁度,获得初步流量分配方案;步骤2,构建对抗生成网络GAN,将收集到的当前飞行流量数据作为对抗生成网络GAN中的生成器的输入,将所述初步流量分配方案作为对抗生成网络GAN中的判别器的输入,对所述对抗生成网络GAN进行迭代训练;使用训练好的对抗生成网络GAN,得到第一空中飞行流量分配方案;步骤3,依据当前飞行流量数据,进行空中飞行态势评估;步骤4,结合空中飞行态势评估的结果和预设的目标,计算得到第二空中飞行流量分配方案;步骤5,在第一空中飞行流量分配方案和第二空中飞行流量分配方案中,选择得到最终的飞行流量分配方案;其中,步骤3中所述的进行空中飞行态势评估,具体包括:所述态势,包括:航空器的位置、速度、高度、航线、航班计划、航班延误、天气状况和空中交通管理指令;评估的指标,包括:扇区流量、扇区流容比、航路交通饱和度、管制人员负荷和恶劣天气影响;评估的方法,包括:步骤3-1,构建飞行流量网络知识图谱,所述知识图谱中包括航班、天气、管制因素及因素间的互动关系;构建目标威胁度评价指标体系;步骤3-2,飞行流量网络态势预测,使用长短时记忆网络LSTM和基于Prophet方法的模型来预测扇区流量,并计算所述评估的指标;步骤4中所述的计算得到第二空中飞行流量分配方案,具体计算方法包括: ;其中, 表示总延误成本; 是预设时间段或区域内的航班密度;C表示预设时间段或区域内的拥塞程度; 是空域限制因子,反映特定区域不可用或受限的程度; 表示天气条件的影响因子; 表示紧急或优先航班的调整因子;通过调整参数,得到总延误成本 最低时的预设时间段或区域内的航班密度 、预设时间段或区域内的拥塞程度C、空域限制因子 、天气条件的影响因子 和紧急或优先航班的调整因子 ;结合初步流量分配方案,确定控制策略,得到第二空中飞行流量分配方案,描述如下:航班状态 ,表示航班 在时间 时的状态,所述状态包括:等待状态、起飞准备状态、飞行状态、下降准备状态和着陆状态;对于位置信息的描述 ,表示航班 在时间 的位置,由经纬度、扇区或航路编号表示;流量分配决策点 ,具体如下: ;其中,q是航班决策点的序号。
2.根据权利要求1所述的一种基于GAN的飞行流量分配方案生成方法,其特征在于,步骤1中所述的当前和历史飞行流量数据,包括:航班起始点、航班目的地、航线、航班数量和预计飞行时间。
3.根据权利要求2所述的一种基于GAN的飞行流量分配方案生成方法,其特征在于,步骤1中所述的建立空中飞行网络模型,即根据所述当前和历史飞行流量数据进行计算,获得所述空中飞行网络模型,具体如下: ;其中, 表示第 个航班, 表示航班数量, 表示第 个航班的飞行时间;其中,航线密度A的计算方法如下: ;平均飞行时间 的计算方法如下: 。
4.根据权利要求3所述的一种基于GAN的飞行流量分配方案生成方法,其特征在于,步骤1中所述的获得初步流量分配方案,具体包括:步骤1-1,定义目标威胁度评价指标,具体如下: ;其中, 为目标威胁度, 为第 个因素指标的权重, 为第 个因素指标;步骤1-2,将所述空中飞行网络模型分成三个层次,即目标层、准则层和指标层,为各层指标构建模糊矩阵,用该矩阵中的元素表征所述因素指标间的关系,再利用模糊层次分析法获取所述因素指标的权重;步骤1-3,使用线性规划的方法构建优化模型;步骤1-4,根据步骤1-3构建的优化模型,得到初步流量分配方案,如下:空中飞行情况:T={T 1 ,T 2 ,T 3 },其中,T 1 代表松弛,T 2 代表适中,T 3 代表拥堵;决策变量信息:R={R 1 ,R 2 ,R 3 ,R 4 ,R 5 ,R 6 },其中,R 1 代表扇区流量,R 2 代表机场流量,R 3 代表航路流量,R 4 代表扇区空域利用率,R 5 航路交通饱和度,R 6 代表安全事件数量;分配方案: ={ , , },其中, 代表空中等待, 代表改航, 代表尾随间隔。
5.根据权利要求4所述的一种基于GAN的飞行流量分配方案生成方法,其特征在于,步骤2中所述的对抗生成网络GAN,具体包括:生成器和判别器,其中,生成器用于学习真实数据的分布,判别器用于区分真实数据和生成数据;生成器和判别器以值函数 进行极大极小博弈,表示如下: ;其中, 是指随机噪声; 是指随机噪声 服从的概率分布; 是指真实数据服从的概率分布; 是指判别器认为生成器生成的图片是真图的概率; 表示对真实数据分布 的期望, 表示对生成器输入分布 的期望;判别器的训练准则是使值函数 最大化,生成器的训练准则是使值函数 最小化;判别器的损失函数 ,表示如下: ;生成器的损失函数 ,表示如下: ;在对抗生成网络GAN训练过程中,交替优化生成器和判别器的损失函数,即:固定生成器优化判别器,然后固定判别器优化生成器,循环直至达到纳什均衡。
6.根据权利要求5所述的一种基于GAN的飞行流量分配方案生成方法,其特征在于,步骤1-3中所述的使用线性规划的方法构建优化模型,具体如下:步骤1-3-1,设计目标函数,如下: ;其中, 为所述初步流量分配方案中的目标函数,所述目标函数包括:总延误成本; 代表空中等待策略; 代表改航策略; 代表尾随间隔策略; 、 和 为权重,表示各个策略的重要性;步骤1-3-2,设计约束条件如下:第一约束条件,结合第 个航班的天气影响因子 ,对扇区在高负荷状态下增加的航班进行约束,减少空域拥堵的风险: ;第二约束条件,结合第 个航班在恶劣天气下允许的扇区容量影响因子 ,对在恶劣天气下允许的扇区容量进行约束: ;第三约束条件,在特定时间段内,对扇区内的航班总数进行约束: ;其中, 表示第 个航班的策略, 表示扇区容量最大值, 表示恶劣天气影响最大值、 表示扇区流量最大值。
7.根据权利要求6所述的一种基于GAN的飞行流量分配方案生成方法,其特征在于,步骤2中所述的对所述对抗生成网络GAN进行迭代训练,具体包括:步骤2-1,将收集到的当前飞行流量数据作为对抗生成网络GAN网络中的生成器的输入,并通过生成器获得虚拟流量分配方案;步骤2-2,将初步流量分配方案转换为图像,并作为真实数据输入判别器;其中,所述的将初步流量分配方案转换为图像,具体方法如下:将初步流量分配方案中的6个决策变量信息R的取值以两两为一组的形式组合,再将组合后的变量值转换至0-255的范围内,映射到图像的不同颜色通道上,使用映射后的图像表示初步流量分配方案;步骤2-3,同时将步骤2-1中获得的虚拟流量分配方案输入判别器;步骤2-4,使用判别器对输入的两个方案进行判别,即使用FID评判指标对两个方案进行相似度计算,若相似度大于阈值,则返回步骤2-1进行循环迭代训练,若相似度小于阈值,则完成所述训练。
8.根据权利要求7所述的一种基于GAN的飞行流量分配方案生成方法,其特征在于,步骤5中所述的选择得到最终的飞行流量分配方案,包括:步骤5-1,建立展示所述空中飞行网络模型中各层次逻辑关系的层次结构;步骤5-2,引入专家,使用模糊语言评估各层次中因素指标的重要性,得到模糊判别矩阵;步骤5-3,对模糊判别矩阵进行归一化处理,并计算各因素指标在流量分配决策中的权重;步骤5-4,将权重与相应的评价值结合,进行模糊综合评估,并确定最优决策方案。