第３２卷第３期 ２ ０１ ４年５月 西安航空学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉ＇ａｎ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．３２ ＮＯ．３ Ｍａｙ．２０１ ４ 贝叶斯权重修正模型在 机场场面监视方案选择中的应用 孔金凤 ，丁德俊 ，项晓东 （１．中国民用航空飞行学院空中交通管理学院，四川广汉６１８３００； ２．民航华东空中交通管理局上海终端管制中心，上海２００１２０） 摘 要：提高机场在各种环境下的安全性措施之一是加强对机场运动目标的监视和控制，因此选用何种机场场面监 视技术变得尤为重要。以浦东机场为例，采用贝叶斯权重修正模型，选取最有代表性的三项衡量指标，利用最小二 乘法得出精确解并进行比较，最后结合浦东机场的数据验证结果的正确性。 关键词：权重分析；场面监视；方案决策 中图分类号：Ｖ３５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ｏＯ８—９２３３（２Ｏ１４）ｏ３一ＯＯ１４一Ｏ３ １ 引言 近十几年来，全球航空运输业高速发展，航空 运输在各国的国民经济中扮演着越来越重要的角 色。日益繁忙的航路流量和与日俱增的航空港吞 吐量，势必造成飞行密度增加、间距减小、航空安全 等问题。如何在有限的空间、多变的天气条件下管 理好越来越多的飞机及相应增加的地服车辆，成为 各国机场当局必须考虑的问题。机场跑道入侵、机 场场面飞机与飞机、飞机与场面各种车辆的冲突时 有发生，机场场面的安全性以及机场环境（气象条 进行精确计算并加以详细分析，得出相关结论。 ２贝叶斯权重修正模型分析 贝叶斯模型是统计模型决策中的一种基本方 法，在处理统计学中的不确定性问题上是一种主流 的工具。其原理是在不完全已知的情况下，对未知 的状态用主观概率估计，然后用贝叶斯公式对发生 的概率进行修正，最后再利用期望值和修正概率做 出最优决策。针对机场场监方案选择中专家所给 出的各项方案的权重值，同样可用贝叶斯理论进行 专家权重修正，即先在不完全的情况下确定各专家 给出的权重，并由此得到初步的决策结果，然后用 件、能见度等）对机场容量、航班正点影响越来越 大，已经成为进一步提高航空运输能力的瓶颈。因 此，加强对机场运动目标的监视和控制己经成为各 国空中交通管理的重要组成部分。 根据中国民航监视技术应用政策的要求，在短 期及中期规划中，有场面监视雷达方案、多点定位方 贝叶斯公式对先验权重进行修正，得到后验权重， 最后再用后验权重重新计算和修正先前的决策结 果作为最终决策结果［１］。 设方案中决策指标的个数为 个，则决策域的 集合为Ａ＝｛Ａ ，Ａｚ…Ａ ），因素指标的集合为Ｗ一 ｛Ｇ ，Ｇ２… ），方案Ａｉ对指标Ｇ 的属性值为Ｙ （ｉ 一１，２… ；Ｊ一１，２…，ｚ），决策矩阵为： 案、ＡＤＳ－Ｂ方案可供我国机场进行选择，本文将结合 上海浦东国际机场的数据，利用贝叶斯权重修正模型 收稿日期：２０１４—０３—１８ 基金项目：中国民用航空飞行学院科研基金学生科技活动基金资助（Ｘ２０１３—２２） 作者简介：孔金风（１９７３一），男，湖南浏阳人，副教授，主要从事空中交通管理方面的研究。 第３期 孔金凤，等；贝叶斯权重修正模型在机场场面监视方案选择中的应用 １５ ｎ ３，２ｌ ｌ２ ２２ Ｙ一（ “） × （１） ｙｌｎ ｙ ２ｎ 对三种指标进行成本型指标标准化处理： ～ ： ｙ （２）一 ● 对专家及业内人士给出的主观权重进行修正：● ● ● ● ●●● ● ● ● ● ｗ ）－ ｉ＝１，２…ｎ￣ｊ＝ｌ，２．－ （３） ； １ ２ 指标的最终权重： 设 Ｂ一＝ｄｉｎｇ［蚤矗，互 ，蚤，｛３］ （４） Ｐ ｌ＝（１，１，１）１’ （５） Ｗ １一（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３） （６） Ｃ ＝（∑Ｗ ，∑ｗ ，∑ｗ 。 ） （７） 解矩阵方程得 ＝Ｂ２２［Ｃｍ ＋生ｅｌ，ｎＪ ￣ｒｎｍ‘ ｍｌ Ｊ］ （８） 方案最终决策值： 由上一步解出Ｗ 一（ｗ１ ，Ｗ２ ，Ｗ３） 后， 得方案Ａｉ的最终决策值嘲为 ，，ｌ ＝∑Ｖ ｒ ， ＝１，２…，ｌ （９） １ ３决策指标的选择及分析 一种场监方案包含多项决策指标，如定位精 度、数据更新率、成本、抗干扰能力、目标识别能力 等等。在决策指标的选择过程中，考虑到部分指标 不方便量化等因素，本文基于方便量化和对场监方 案选取的影响力大小两项标准，选取定位精度、数 据更新率、成本这三项最具代表性的指标作为决策 指标。 ３．１精度 定位精度是一套场监设备性能的最直观反映。 据了解到的数据，浦东机场采用的ＴＨＡＬＥＳ雷达 的定位精度为７ｍ，在对收发机和收信机进行合理 布局的情况下，多点定位技术的定位精度能达到 ３ｍ，因ＡＤＳ－Ｂ技术尚在完善阶段，在不考虑与差分 ＧＰＳ相结合的情况下，专家给出现阶段能达到８ｍ。 ３．２数据更新率 数据更新率这一指标也是系统的重要指标之 一。在这一点上，二次雷达４秒一次，多点定位技 术及ＡＤＳ—Ｂ技术可达到１秒一次。 ３．３成本 成本的大小在某种意义上能直接决定一套方 案的可行性。据调查显示（受各个厂家报价、美元 与人民币汇率等因素影响，本文取２０１３年１２月调 查到的数据），采用场监雷达（电子设备；提供给天 线的大型ＵＰＳ不间断电源；选址、安装、维护运行管 理成本）的成本约为３５０万（美元）／一套；ＡＤＳ－Ｂ系 统（不考虑ＡＤＳ－Ｂ配套设施，出了航空电子设备的 安装外，主要的成本是地面基站的安装维护和通信 成本）约为１８０万（美元）／一套；多点定位系统（主 要考虑地面基站的建设、维护和通信费用，加上对 基站的后勤保障，仅针对装备Ｃ模式的航空电子设 备）约为２００万（美元）／一套。 将以上数据绘制成表格，如表１所示。 表１三种场监方案数据 ４主要计算结果及分析 ｙ＝ ０］ ３］ １６ 西安航空学院学报 第３２卷 各方案综合决策值： Ｆ一（Ｏ．５８８５，０．７６２９，０．８１５１） 模型得出的结论完全满足中国民航监视技术应用 政策的要求，同时能很好的解决因浦东机场航班流 量的增加而带来的机场场面各种不安全事件及问 题。该模型的成功应用对我国其他机场的场面监 各方案的综合决策值从大到小排名如下：多点 定位，ＡＤＳ—Ｂ，雷达。最终结果显示多点定位方案是 现阶段机场场面监视技术的最佳选择。如果单纯从 专家及业内人士给出的权重来看，近一半的人都选择 了ＡＤＳ—Ｂ技术，这是由于发展ＡＤＳ—Ｂ是未来民航 监视技术的大趋势，再加上配合差分ＧＰＳ，精度可达 视方案选择问题也具有借鉴意义。只要针对某一 特定机场制定出满足该机场需求的决策指标及数 值，再采集专家们给出的权重数值，通过贝叶斯权 重修正模型进行精确计算，将得出的数值进行对比 即能得出问题的答案，该答案也一定能满足该机场 对于机场场面监视的各项要求。 参 考 文 献 ［１］江浩，江兵．专家权重的贝叶斯修正法［Ｊ］．统计与决策， ２０１０（８）：１６１—１６２． ３ｍ以下，在１０９０模式下数据更新率更可高达４次／ 秒。但是在目前，ＡＤＳ—Ｂ尚处在不断完善阶段，据 调查，ＡＤＳ—Ｂ技术在实验过程中多次出现杂波干 扰、目标分裂等现象，所以，在未来１１年内［。１，多点定 位方案将是浦东机场场面监视技术的最佳选择。已 了解到浦东机场将采用多点定位系统作为现有场监 ［２］郭颖．权重优化在公路路线方案决策中的应用［Ｊ］．哈尔 滨商业大学学报：自然科学版，２００８（４）：５１０—５１２． 雷达的替代，与上文计算得出的结论相符。 ［３３中国民用航空局空管行业管理办公室．中国民航监视 ５ 结论 从以上步骤中可以得出，利用贝叶斯权重修正 技术应用政策［Ｓ］．２０１０（１１）：１３—１５． ［责任编辑、校对：张朋毅］ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｙｅｓｉａｎ Ｗｅｉｇｈｔ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍｏｄｅｌ ｉｎ Ａｉｒｐｏｒｔ Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ Ｓｃｈｅｍｅ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ＫＯＮＧ Ｊｉｎ－ｆｅｎｇ ，ＤＩＮＧ Ｄｅ－ｊｕｎ ，ＸＩＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｄｏｎｇ。 （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｉｒ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，Ｃｉｖｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｆｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ，Ｇｕａｎｇｈａｎ ６１８３００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ，ＣＡＡＣ Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００１２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｏｆ ａｉｒｐｏｒｔ ｍｏｖｉｎｇ ｏｂｊ ｅｃｔｓ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ａｉｒｐｏｒｔ ｓａｆｅｔｙ ｉｎ ｖａｒｉｏｕｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｓｏ ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ａｎ ａｉｒ— ｐｏｒｔ ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔａｋｉｎｇ Ｐｕｄｏｎｇ Ａｉｒｐｏｒｔ ａｓ ｔｈｅ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｄｏｐｔｓ ｔｈｅ Ｂａｙｅｓｉａｎ ｗｅｉｇｈｔ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌ，ｓｅｌｅｃｔｓ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｍｏｓｔ ｔｙｐｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒａｂｌｅ ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ，ｏｂｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｅｘａｃｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｍｐａｒｅｓ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｖｅｒｉｆｉｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｓｕｃｈ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔ ｏｆ ｄａｔａ ｏｆ Ｐｕｄｏｎｇ Ａｉｒｐｏｒｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｅｉｇｈｔ ａｎａｌｙｓｉｓ；ａｉｒｐｏｒｔ ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ；ｐｒｏｇｒａｍ ｄｅｃｉｓｉｏｎ