基于BP网络的空中交通管制运行品质评价研究

发表时间:2021/7/23   来源:《科学与技术》2021年第29卷3月第8期   作者:马古体
[导读] 随着时代的不断发展,人们远行时选择空中交通工具的越来越多
        马古体
        中国民用航空西南地区空中交通管理局云南分局                 云南昆明                  650000
摘 要:随着时代的不断发展,人们远行时选择空中交通工具的越来越多,促使其密度不断加大,这也在极大程度上提高了空中交通管制运行的实际品质,比如空中交通流的具体密度、运行过程中的实际安全性能、运行效率性能等,这就需要我们能够针对BP网络的空中交通管制运行品质评价方面不断进行研究。
        关键词:BP网络;空中交通管制;运行品质;评价;研究
        引 言:
        空中交通管制运行品质在实际实施评价的过程,所涵盖的内容是多方面的,例如评估航空器的飞行密度、航空器飞行时间和一天之内的飞行次数、飞行路线上的天气状况以及飞行员自身的能力是否达到要求等。科学的对其展开评价,能够有效确定管制运行改进措施和管制运行情形的改进方法。对实际使用中所暴露的各种问题实施深入的研究。
1.基于BP网络的空中交通管制运行品质的评价策略
        1.1关于空中交通管制运行品质评价的指标体系
        当下,关于空中交通管制的评价还不完善,还在沿用过去的定量评价。在对空中交通管制进行评价的标准如图1所示。随着我国近些年在该领域的不断发展与进步,使得众多具有先进性的技术在现阶段已经发展到比较成熟的地步,例如结合卫星监控航空器的飞行情况、利用二次雷达监视技术随时定位航空器的位置等等。

图1.管制运行品质评价指标体系表
        1.2空中交通管制运行品质评价的相关策略与方法
         1.2.1空中交通管制运行品质评价的网络设计方法
        经过相关理论证明,在实施一个3层BP网络设计的时候,可通过对位于隐含层之中的具体节点数目的有效增加的这种方式来具体实现,这样的训练效果相比于对隐含层层数进行增加的方式而言,更加便于进行相应的观察与调整。所以需要设计并建立一个具备隐含层3层的BP网络,在对其具体实际相关设计的环节中,其最为关键的一个环节就是能够有效地将隐含层节点数目进行确定。这里的输入层节点数及隐含层节数点分别为J、M、Q,主要通过以下方式来予以确定。
        ⑴J:在对其数量进行确定时候,通常依据评价对象,来实现对J取值时主要需要取的是评价指标的具体个数。
        ⑵M:在其进行数量确定时,需要将相应的评价结果实施分类,并以这种形式来对其具体进行表示,M的取值主要是依据其划分的类别数目来进行取值的。
        ⑶Q:其为隐含层节点数,在取值范围方面我们可以可通过式⑴的公式计算来对其取值予以确定。基于BP网络环境下来对隐含层节点数进行选择,必须要保证其准确性,否则会对相应的误差精度造成极大程度的影响,当所获得的节点数出现过小的情况下,不利于网络的良好学习;如果节点数过多的话,网络容易出现过拟合状态,进而对泛化能力产生影响。
        Q<+A             ⑴
        这个式子中的A必须要1~10的整数。
        1.2.2建立相对的样本集
        采集样本的时候,必须要保证样本的量充足,每个样本都与某个管制运行时段中的J项评价指标相对应,并对其相应的录音、录像等资料进行调取展开分析,对于其中复现的一些管制情境,需要实施有效性的分析,并以样本指标数据作为其分析中的重要参考依据,与此同时,还可以对主成分分析这种方法进行利用,来针对每个样本所获得的综合评价分值展开精准计算。如果专家对其中某一个样本的分类意见形成了统一,并通过相应的分析方法获得了评价分值,且放评价分值水平也与之相符,那么就能够确定其能够作为该样本分类评价的最终结果,该样本则能够被定义成为典型样本。
2.空中交通管制运行品质评价的网络的实际案例分析
        参考成都空中交通管制运行体系,机场有两个跑道,02L和02R。02L是各个飞机由地面飞到天空的地方,02R是各个飞机从天空降到地面的地方,即上升、下降分工合作,成都空中交通管制运行体系十分先进,当前居于国内的前列。
        2.1 BP网络下的空中交通管制运行品质评价的指标与样本集
        通过管制运行品质评价指标体系表,与该管制区域的平行双跑道隔离运行模式相结合,确定了其实际运行质量评估标准,共有12个;统计整理2.27-3.06这8天之内的数据作为样本数据。通过主成分分析法来实现对所采集的样本实施综合性的评价工作,进而对已经确定的12个原始指标实现有效重组,使其转化成为综合性指标,简单来说,12变1,12个原始指标没有改变,评价方式也没有改变,只是评价结果变了。评价结果不再是哪一项合格哪一项不合格,而是给一个分数,那12个指标是评分标准,分数高表明运行质量较高,分数低则不合格。将得分最高的样本设为典型样本,之后再挑选50个设为训练样本。根据预先设定的方案将其平均分成5组,每组随机挑选2个做为测试样本,其余为检验样本。
        2.2  BP网络的有效建模
        这里需要用到MATLAB神经网络工具箱,他的主要作用是制定BP网络的组成架构,对BP网络进行模拟测试等等。根据收集到的数据和BP网络建模规范确定需要用到的数据,比如输出层节点数、附加动量因子、隐含层节点数等等,将这些数据输入到计算机中,进行BP网络建模。
        2.3 BP网络的检验分析
        应用已经确立的BP网络,针对采集的40个检验样本,实施仿真评价环节,针对各个样本类别之中所对应的各项均方误差进行计算,当误差值处于最小状态时,与之相对应的样本类别可以作为样本分类的最终结果。将检验样本之中的数据实施分析,进而获得综合性评价分值,与BP网络之中所获得的样本分类的相关结果进行对比,其比对的相关结果如图2所示。



结束语:
        综上所述,针对当前阶段空中交通管制运行品质评价中存在的问题,可通过某终端区的分析,提出基于BP网络模型评价方法,来实现主成分分析法缺陷的有效补充,能够有效的实现评价方法的改善。
参考文献:
[1]董泽猛.论基于BP网络的空中交通管制运行品质[J].通讯世界,2017(17):69-70.
[2]黄晓华.基于BP网络的空中交通管制运行品质框架思路[J].硅谷,2014(02):11-12.
[3]张建平,胡明华,吴振亚,张瑞平.基于BP网络的空中交通管制运行品质评价[J].西南交通大学学报,2013(03):553-558.
[4]张建平,鱼海洋,邹国良.终端区空中交通管制运行品质评价因子研究[J].中国民航大学学报,2012,30(3):18-21.
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