基于BP網(wǎng)絡(luò)的空中交通管制運(yùn)行品質(zhì)框架思路

黃曉華

摘 要 空中交通管理信息系統(tǒng)是以航空通信、導(dǎo)航以及監(jiān)視為基礎(chǔ)，并通過(guò)數(shù)據(jù)鏈和網(wǎng)絡(luò)將自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備連接起來(lái)，是保障航空交通安全運(yùn)輸?shù)囊豁?xiàng)重要技術(shù)，文章主要針對(duì)基于BP網(wǎng)絡(luò)的空中交通管制運(yùn)行品質(zhì)框架思路進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析與探討。

關(guān)鍵詞 BP網(wǎng)絡(luò)；空中交通管制；運(yùn)行品質(zhì)；框架思路

中圖分類(lèi)號(hào)：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）02-0011-01

空中交通管制運(yùn)行作為我國(guó)航空帶來(lái)發(fā)展中的一項(xiàng)重要工作內(nèi)容，直接影響到我國(guó)航空事業(yè)的國(guó)際化程度。因此，對(duì)基于BP網(wǎng)絡(luò)的空中交通管制運(yùn)行品質(zhì)框架思路的探討有其必要性。

1 研究背景

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，空中交通管理制度也發(fā)生了很大的變化，尤其是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段的不斷引進(jìn)與應(yīng)用，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)等多種技術(shù)和科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，使得當(dāng)前空中交通管制結(jié)構(gòu)化決策問(wèn)題發(fā)生了很大的扭轉(zhuǎn)，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，明確具體問(wèn)題，采用列舉可能方案、修正完善模型等方式，以做出正確的決策，建立起適應(yīng)于現(xiàn)代交通管理發(fā)展需要的人機(jī)交互系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

航空交通管理系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合應(yīng)用平臺(tái)，而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是解決復(fù)雜關(guān)系的一種重要技術(shù)。伴隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，這為空中交通管制運(yùn)行開(kāi)辟了新途徑，不僅解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)中知識(shí)獲取的困難，而且提高了決策支持系統(tǒng)的科學(xué)性和可靠性，以下針對(duì)空中交通管制系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行具體的分析。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)是由多種功能共同配合協(xié)調(diào)的集成化系統(tǒng)，其主要的基本結(jié)構(gòu)有方法庫(kù)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)子系統(tǒng)、模型庫(kù)子系統(tǒng)、會(huì)話(huà)子系統(tǒng)，是以支持決策過(guò)程為目標(biāo)的決策支持系統(tǒng)，具體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)圖示分析，通過(guò)5個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)助運(yùn)行，從而達(dá)到科學(xué)管理與決策的目的。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)通過(guò)方法庫(kù)、模型庫(kù)以及人機(jī)接口的連接，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有效調(diào)動(dòng)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)所需要的內(nèi)部與外部數(shù)據(jù)，方法庫(kù)系統(tǒng)則主要用于存放各種方法的一個(gè)子系統(tǒng)，通過(guò)模型的建立以及形成問(wèn)題，選擇不同的解決路徑；會(huì)話(huà)子系統(tǒng)主要是在方法庫(kù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、模型庫(kù)系統(tǒng)之間建立有效通信，為決策者提供相關(guān)的問(wèn)題識(shí)別、信息收集、計(jì)算分析等功能，知識(shí)子系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)知識(shí)的查詢(xún)、學(xué)習(xí)、添加、編輯和調(diào)用。

2.2 功能模塊實(shí)現(xiàn)

基于BP網(wǎng)絡(luò)的空中交通管制運(yùn)行系統(tǒng)的建立主要是以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的內(nèi)部決策，必在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須要考慮到系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，一般而言，一個(gè)空中事故的發(fā)生往往發(fā)生在幾分鐘內(nèi)，具有很強(qiáng)的突發(fā)性，為此，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性提出了較高的要求，而本系統(tǒng)正是立足于這個(gè)理念，將數(shù)據(jù)庫(kù)、方法庫(kù)、模型庫(kù)以及人機(jī)接口有效的連接起來(lái)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，充分調(diào)動(dòng)各種數(shù)據(jù)，確定具體的網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，負(fù)責(zé)系統(tǒng)所需要的內(nèi)部與外部數(shù)據(jù)，同時(shí)，還采用BP學(xué)習(xí)算法，建立一個(gè)具體的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，對(duì)形成問(wèn)題進(jìn)行分析，按照隨機(jī)方式進(jìn)行初始化處理，選擇不同的方法和解決路徑，方便于決策者進(jìn)行問(wèn)題識(shí)別、信息收集、計(jì)算分析以及知識(shí)的查詢(xún)、學(xué)習(xí)、添加、編輯和調(diào)用，并對(duì)每個(gè)樣本值與網(wǎng)絡(luò)輸出誤差進(jìn)行分析，將網(wǎng)絡(luò)權(quán)值進(jìn)行輪流修改，從而達(dá)到規(guī)定的條件，具體的程序設(shè)計(jì)如下。

#include <存儲(chǔ)抽象經(jīng)驗(yàn)規(guī)則>

#include<模糊語(yǔ)言變量>

uchar t；

while（ms--）

for（t=0；t<123；t++）；

}

void main（）

{

P1=0xff；

delay（500）；

temp=0xfe； //功能函數(shù)

for（j=0；j<4；j++）

{

P1=temp；

delay（500）；

temp=_crol_（狀態(tài)識(shí)別）；

}

P1=0xff；

while（1）；

}

3 仿真分析

空中交通管制運(yùn)行是處于空域狀態(tài)識(shí)別模塊中，其主要功能和作用就是通過(guò)分析其流量是否超過(guò)空域容量進(jìn)行流量的預(yù)測(cè)，并且運(yùn)用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)行空中交通的隨機(jī)性與復(fù)雜性進(jìn)行分析，在這里首先建立數(shù)據(jù)仿真模型，采用模糊控制技術(shù)，建立方法庫(kù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、模型庫(kù)系統(tǒng)，通過(guò)通信技術(shù)的應(yīng)用，以適應(yīng)復(fù)雜的過(guò)程，在模糊預(yù)測(cè)中，預(yù)測(cè)量作為系統(tǒng)的輸出、預(yù)測(cè)依據(jù)作為系統(tǒng)輸入，通過(guò)輸入與輸出的知識(shí)、信息，對(duì)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行系統(tǒng)歸納，其整個(gè)模糊化的過(guò)程，由多種功能共同配合協(xié)調(diào)的集成化系統(tǒng)，并根據(jù)前后空中交通需求情況，對(duì)得到的相關(guān)程序最高者進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，這個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單來(lái)講，就是將輸入值進(jìn)行精確化處理，經(jīng)過(guò)逆模糊化作用，按照相關(guān)的規(guī)則進(jìn)行轉(zhuǎn)化，運(yùn)用加權(quán)平均法，以實(shí)現(xiàn)空中交通流量仿真預(yù)測(cè)。

4 結(jié)果分析

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在空中交通管制運(yùn)行中的應(yīng)用，開(kāi)辟了新途徑，不僅解決了傳統(tǒng)系統(tǒng)中知識(shí)獲取的困難，能夠指導(dǎo)飛機(jī)保持高度盤(pán)旋，改變飛行路徑，根據(jù)實(shí)際情況改變飛機(jī)的高度層，而且可以給予管理人員以提醒，提高了決策支持系統(tǒng)的科學(xué)性和可靠性，另外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可以采用與空域狀態(tài)識(shí)別模塊相同的方法，進(jìn)行誤差計(jì)算，以適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，在解決問(wèn)題時(shí)不需要精確的數(shù)據(jù)，尤其適應(yīng)于非線(xiàn)性和不確定性的問(wèn)題，可以獲得滿(mǎn)意的效果，大大滿(mǎn)足了空中交通管制實(shí)時(shí)性要求。

參考文獻(xiàn)

[1]張建平，胡明華，吳振亞，張瑞平.基于BP網(wǎng)絡(luò)的空中交通管制運(yùn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（03）：553-558.

[2]張建平，胡明華，劉衛(wèi)東.終端區(qū)空中交通管制運(yùn)行品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（02）：341-347.

[3]張建平，魚(yú)海洋，鄒國(guó)良.終端區(qū)空中交通管制運(yùn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)因子研究[J].中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（03）：18-21.

[4]張建平，胡明華，吳振亞，張瑞平.基于BP網(wǎng)絡(luò)的空中交通管制運(yùn)行品質(zhì)評(píng)價(jià)[J].西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（25）：245-246.endprint