基于堆叠模型的离场航空器飞行时间预测方法研究
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1.中国民航大学 空中交通管理学院;2.中国民用航空中南地区空中交通管理局

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Research on stacking model-based flight time prediction methods for departure aircraft
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    摘要:

    【目的】航空器离场的飞行时间受气象、航空器性能、交通流冲突等各类因素的影响,准确预测航空器离场阶段的飞行时间有助于提升空中交通管理效率,保障航空器运行的安全性与经济性。【方法】本研究通过分析航空器离场阶段飞行特性,探讨影响离场航空器飞行时间的因素,提取特征航路点并建立堆叠模型算法用于优化离场航空器的飞行时间预测。该模型集成神经网络、支持向量机、线性模型作为基学习器以提升预测精度,贝叶斯岭回归模型作为元学习器优化最终结果。同时设计消融实验,依次移除基学习器并构建包含剩余基学习器的堆叠子模型,对比每个模型的预测性能,探索每类模型之间的互补机制,并计算航空器运行过程中各类特征的特征重要度。【结果】结果表明,堆叠模型在飞行时间预测任务上优于单一基学习器,决定系数平均提升比例为18.8%,不同离场方向对航空器的高度和速度要求不同,纬度和速度的特征重要度较高。【结论】与单一模型相比,堆叠模型展现出更强的泛化能力和准确性。

    Abstract:

    In order to accurately predict the flight time of aircraft during the departure phase and improve air traffic management efficiency, the factors influencing the flight time of departing aircraft are explored by extracting characteristic waypoints and multiple stacked model algorithms are established to optimize the prediction of flight time for departing aircraft. The base learners in this model integrate neural networks, support vector machines, and linear methods to enhance prediction accuracy, while the meta-learner employs a Bayesian ridge regression model to optimize the final results. The results indicate that the stacked model outperforms single base learners in flight time prediction tasks, with an average relative improvement of 18.8%, demonstrating stronger generalization capabilities and accuracy.

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  • 收稿日期:2025-08-08
  • 最后修改日期:2025-11-23
  • 录用日期:2025-11-23
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