基于数字孪生的航班链延误动态预测模型
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作者:
作者单位:

中国民航大学计算机科学与技术学院,天津 300300

作者简介:

通讯作者:

吴俣,男,硕士研究生,E-mail:wy827349995@163.com。

中图分类号:

U8;TP181

基金项目:

国家自然科学基金民航联合基金重点项目(U2033205,U2233214)。


A Dynamic Prediction Model of Flight Chain Delay Based on Digital Twin
Author:
Affiliation:

College of Computer Science and Technology, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300, China

Fund Project:

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    摘要:

    针对复杂多变的航班运行环境,提出一种基于数字孪生的航班链延误动态预测模型,以改善传统预测方法的精度及自适应性。模型基于数字孪生航班链系统构建,采用滑动窗口下的多通道特征建模完成单元级航班延误预测,并提出一种混合优化策略进行模型参数的动态优化,最后通过孪生数据驱动的链式分析方法实现了全航班链的延误分析与修正。采用国内航班数据进行实验,得到在各个窗口下的航班延误平均绝对误差(Mean absolute error, MAE)为11.79 min,低于其他基线模型和静态模型;且引入孪生数据驱动分析和修正后,紧随其后的航班预测误差比此前进一步降低了6.44%。结果表明,模型有利于数字孪生航班链系统实现虚实交互,并具有优良的预测精度和自适应性。

    Abstract:

    Aiming at the complex and changeable flight operation environment, a dynamic prediction model of flight chain delay based on digital twin is proposed to improve the accuracy and adaptability of the traditional prediction methods. The model is constructed based on the digital twin flight chain system. Through the model, the unit-level delay prediction is accomplished by the multi-channel feature modeling method under the sliding windows, and the parameter optimization is completed by a hybrid optimization strategy. Moreover, the whole chain’s delays are analyzed and corrected with the help of the twin data-driven strategy. Flight data in China are used to conduct the study. The mean absolute error (MAE) of flight delay prediction is 11.79 min, which is lower than those of other baseline models or static models, and the forecast error of subsequent flight delay can be reduced by 6.44% after twin data-driven analysis is implemented. The results show that the model is beneficial for the digital twin system to realize the virtual reality interaction, and has excellent prediction accuracy and adaptability.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

丁建立,吴俣.基于数字孪生的航班链延误动态预测模型[J].南京航空航天大学学报,2023,55(5):859-867

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  • 收稿日期:2022-04-20
  • 最后修改日期:2022-10-28
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  • 在线发布日期: 2023-10-05
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