低空交通起降点网络规划方法及系统

本发明属于智能交通与低空交通网络规划，涉及一种低空交通起降点网络规划方法及系统。

背景技术：

1、乘客依次通过出发端地面接驳、低空飞行和到达端地面接驳完成从出行起点到出行终点的出行，这种服务称为空地联程服务，以下简称联程服务。对于同一出行，地面直达服务使用一段载客直达和对应的一次地面空驶；空地联程服务使用两段载客接驳和对应的两次地面空驶。地面空驶里程包括车辆前往乘客上车地点的接驾里程，以及为提供该次服务而进行的空车调配所产生的里程。

2、起降点的数量和位置直接决定两端载客接驳路径。起降点较少或位置不合理时，两段载客接驳里程与两次地面空驶里程之和可能高于一次地面空驶里程与载客直达里程之和，即引入低空飞行后反而增加地面车辆里程；随着起降点覆盖改善，两端接驳距离缩短，空地联程的地面车辆里程才可能低于地面直达。

3、现有起降点规划通常侧重需求覆盖、乘客时间、建设条件或起降容量，地面车辆服务能力则另行评价。由于两类处理缺少统一的订单、道路路径和运力约束口径，难以判断各候选起降点网络方案在规划可服务的订单范围内，平均每个联程订单会增加或减少多少地面车辆里程，也难以进一步确定满足地面接驳里程控制要求所需的最小起降点网络。

4、因此，需要一种低空交通起降点网络规划方法，以确定满足地面接驳里程控制要求的最小起降点网络。

技术实现思路

1、本发明提供一种低空交通起降点网络规划方法及系统，所解决的核心问题是：在起降容量、联程订单接收速率上限和两端地面车辆服务能力允许的订单范围内，确定满足地面接驳里程控制要求的最小起降点网络。本方法面向目标服务区域内起降点网络的新建规划，确定拟建设起降点的数量和位置。该方法比较地面直达的一次地面空驶与载客直达里程和空地联程的两次地面空驶与两段载客接驳里程，以规划可服务联程订单量为权重计算各候选起降点网络方案的网络级单次联程订单平均地面车辆里程增量，并依据网络接驳效率阈值确定和输出目标起降点网络方案。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种低空交通起降点网络规划方法，具体步骤如下：

4、步骤一、数据获取与需求分组；

5、获取目标服务区域的道路网络数据、出行订单数据、候选起降点数据和地面车辆规划数据，以及后续规划可服务联程订单量计算和目标起降点网络方案确定所需的规划参数；设置一个给定的规划评价时段及起降点数量搜索范围；按照出行起点所属出行分区、出行终点所属出行分区、由出行起点指向出行终点的方位角所属方向区间和出发时间所属规划评价时段生成联程需求组。

6、步骤二、候选起降点筛选与网络方案生成；

7、按照起降点的建设条件筛选可行候选起降点；针对给定的起降点数量，从可行候选起降点中选取相应数量的起降点，形成起降点组合。每一起降点组合表示共同纳入同一建设布局的一组起降点。将满足起降容量、服务覆盖范围和区域配置约束的起降点组合确定为候选起降点网络方案。

8、步骤三、联程需求组匹配与道路路径确定；

9、针对每一候选起降点网络方案，分别为每一联程需求组筛选满足起降容量、道路接驳距离、道路可达性、航段连接条件且至少有一个订单满足可用时段要求的起降点对，并从中选择两端道路接驳距离之和最小的一对作为该需求组的出发端和到达端起降点。不存在满足上述条件的起降点对时，将该需求组记录为未匹配。对于已匹配的联程需求组，确定地面直达路径、出发端载客接驳路径和到达端载客接驳路径；对于未匹配的联程需求组，不计算地面车辆里程增量。

10、步骤四、规划可服务联程订单量确定；

11、针对每一候选起降点网络方案，在所述给定规划评价时段内，分别计算各已匹配联程需求组的规划可服务联程订单量。读取分配给该需求组的出发端起飞架次、到达端降落架次和两端地面车辆数量，结合潜在订单量和联程订单接收速率上限，确定四项订单数量上限：潜在订单量、接单限制允许接收的订单数量、所分配起降架次能够承接的订单数量，以及所分配地面车辆能够服务的订单数量。取四项上限中的最小值，作为该需求组的规划可服务联程订单量。同一候选方案和规划评价时段内，各需求组共用同一起降点时，分配给各需求组的起飞架次总和、降落架次总和及地面车辆总数，分别不得超过该起降点可用于联程服务的对应资源总量。

12、步骤五、单次联程订单平均地面车辆里程增量确定；

13、分别计算地面直达服务和空地联程服务的单次订单地面车辆里程，以空地联程服务的单次订单地面车辆里程减去地面直达服务的单次订单地面车辆里程，得到各联程需求组的单次订单地面车辆里程增量；针对成功匹配起降点对且规划可服务联程订单量大于零的各联程需求组，将各联程需求组的单次订单地面车辆里程增量分别乘以对应联程需求组的规划可服务联程订单量，将所得乘积求和，再除以参与求和的联程需求组的规划可服务联程订单量之和，得到候选起降点网络方案的网络级单次联程订单平均地面车辆里程增量。

14、步骤六、网络接驳效率阈值比较与目标起降点网络方案确定；

15、网络接驳效率阈值为网络级单次联程订单平均地面车辆里程增量的允许上限，平均里程增量不大于该阈值时，判定方案达到阈值要求。针对步骤二生成的候选起降点网络方案，仅将至少有一个已匹配联程需求组且该需求组的规划可服务联程订单量大于零的方案纳入比较，平均里程增量采用步骤五的计算结果。对于每一起降点数量，从纳入比较的候选方案中选出平均里程增量最小的方案，作为所述起降点数量的待比较方案；所述数量下没有可纳入比较的候选方案时，跳过该数量。按照起降点数量由少到多检查各待比较方案，将首个平均里程增量不大于阈值的方案确定为目标起降点网络方案，并停止增加起降点数量。若所有待比较方案的平均里程增量均大于阈值，则选取其中平均里程增量最小的方案，作为未达标参考方案，并标明该方案未达到阈值要求。若没有任何候选方案可纳入比较，则输出无可比较方案记录，并记录各候选方案未能纳入比较的原因。

16、步骤七、目标起降点网络方案输出；

17、根据步骤六确定的目标起降点网络方案或未达标参考方案，以及步骤二或步骤六形成的无可比较方案记录，生成目标方案输出数据，并将目标方案输出数据写入本地结果文件；无可比较方案记录应说明未能形成候选方案的原因，或各候选方案未能纳入比较的原因。

18、步骤一中，规划参数包括网络接驳效率阈值、联程订单接收速率上限、单次飞行可承接的联程订单数量上限、平均车辆占用时长和可用于联程接驳的地面车辆数量。获取方式包括：由规划人员输入、从本地参数配置文件读取或者从相应运营数据系统获取。联程订单接收速率上限、单次飞行可承接的联程订单数量上限、平均车辆占用时长和可用于联程接驳的地面车辆数量用于步骤四的订单数量上限换算；网络接驳效率阈值用于步骤六的网络级单次联程订单平均地面车辆里程增量比较。联程订单接收速率上限表示规划设定的、每个联程需求组在单位时间内最多可接收的联程订单数量，单位为次订单/单位时间；单次飞行可承接的联程订单数量上限的单位为次订单/架次，其参数值根据航空器可用载客量、航班计划或起降点运行条件确定；平均车辆占用时长与规划评价时段时长采用相同的时间单位，其参数值包括接驾及空车调配所需的时间、载客接驳时间和必要周转时间，采用规划设定值或者根据历史车辆轨迹、运行记录确定；可用于联程接驳的地面车辆数量以辆为单位。可选地，从历史订单与车辆轨迹中统计地面空驶里程和平均车辆占用时长，作为规划输入参数。

19、步骤二中，逐一检查候选起降点的用地类型、可用面积、建筑物高度、空域条件、起降容量和可用时段，删除不满足建设条件或运行条件的候选起降点，形成可行候选起降点集合。

20、步骤三中，两端道路接驳距离之和相同时，依次按照出发端起降点标识和到达端起降点标识确定顺序在前的起降点对。

21、步骤四中，分配给各联程需求组的出发端起飞架次、到达端降落架次和两端地面车辆数量由规划人员设置，或者从本地参数配置文件或相应运营数据系统获取。各起降点可用于联程服务的起飞架次总量、降落架次总量和地面车辆总数，用于检查分配给各联程需求组的相应资源数量之和是否超过可用总量。

22、步骤四中，将联程订单接收速率上限乘以规划评价时段时长，并向下取整，得到订单接收数量上限；将分配给该联程需求组的出发端起飞架次和到达端降落架次分别乘以单次飞行可承接的联程订单数量上限，取两个计算结果中的较小值，得到起降容量对应的订单数量上限；分别将分配给该联程需求组的出发端和到达端地面车辆数量乘以规划评价时段时长，再分别除以对应端的平均车辆占用时长，将两个计算结果分别向下取整后取较小值，得到地面车辆服务能力对应的订单数量上限；规划评价时段时长与接收速率所采用的时间单位一致，并与两端平均车辆占用时长采用相同的时间单位，且上述时长均大于零。

23、步骤五中，地面直达服务的地面车辆里程包括一次地面空驶里程和载客直达里程；空地联程服务的地面车辆里程包括出发端地面空驶里程、出发端载客接驳里程、到达端地面空驶里程和到达端载客接驳里程；低空飞行航段里程不计入地面车辆里程。

24、步骤七中，当步骤六确定目标起降点网络方案或未达标参考方案时，目标方案输出数据包括方案类型、候选起降点网络方案标识、所选起降点及其位置、起降容量、可用时段、道路路径类型和网络级单次联程订单平均地面车辆里程增量。未形成候选方案或没有任何候选方案可纳入比较时，输出无可比较方案记录及相应原因。

25、规划人员更新需求预测、资源分配或其他规划输入后，按照更新后的输入依次执行步骤一至步骤七。

26、一种低空交通起降点网络规划系统，用于实现上述方法。所述系统包括数据获取与需求分组模块、候选起降点筛选与网络方案生成模块、联程需求组匹配与规划可服务联程订单量确定模块、订单里程增量与网络平均值确定模块、网络接驳效率阈值比较模块、目标起降点网络方案确定模块和目标起降点网络方案输出模块。

27、其中，数据获取与需求分组模块用于实现步骤一；候选起降点筛选与网络方案生成模块用于实现步骤二；联程需求组匹配与规划可服务联程订单量确定模块用于实现步骤三和步骤四；订单里程增量与网络平均值确定模块用于实现步骤五；网络接驳效率阈值比较模块和目标起降点网络方案确定模块共同用于实现步骤六；目标起降点网络方案输出模块用于实现步骤七。

28、本发明有益效果：

29、（1）基于固定订单样本组均值和分区代表点道路距离，结合相应的平均地面空驶里程，计算地面直达服务和空地联程服务的地面车辆里程，将空地联程两端的地面接驳均纳入比较，明确各候选起降点网络方案相对于地面直达服务的地面车辆里程变化。

30、（2）结合各候选方案的起降容量和地面车辆服务能力，确定各联程需求组的规划可服务联程订单量，并以该订单量为权重计算平均地面车辆里程增量，使布局评价同时考虑各需求组的接驳里程及可服务订单数量。在给定的可行候选起降点集合和数量搜索范围内，按照给定的需求匹配规则和资源配置输入条件，确定满足预设分区地面接驳覆盖要求及网络接驳效率阈值的最少起降点数量及其位置。

31、（3）根据历史订单和车辆轨迹统计地面空驶里程及平均车辆占用时长，并在需求预测或资源分配等规划输入更新后重新评价候选方案，为不同需求和资源条件下的起降点建设布局比较提供依据。