基于贝叶斯深度学习的多时间窗航班过站时间动态估计

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随着我国经济进入高质量发展阶段,民航业也在不断发展壮大,如航空运量持续增长、航线网络不断扩大以及机场等基础设施建设取得重大进展,但提高航班正常率仍是当前民航业需要解决的关键问题。航空公司为提高飞机使用率,通常采用由单架飞机一天内连续执行多个航班任务的航班链运行方式,某架飞机在执行航班链时,其中一段航班发生延误状况后,若不及时对后续航班进行应急干预,极大可能导致航班链延误波及。精准估计航班过站时间可以帮助航空公司适时调整航班计划,为机场进行资源调配提供决策依据,降低航空公司由航班链运行的脆弱性导致的成本损失,同时帮助旅客及时调整出行计划,降低旅客时间和经济损失。基于此,本文从以下几个方面对航班过站时间估计进行了研究:(1)航班链过站时间影响因素分析。构建基于贝叶斯网络的航班链航班延误模型;分析各因素对航班链航班延误的影响程度,确定航班过站时间影响要素。(2)基于贝叶斯深度学习(BDL)网络实现过站时间估计。借助贝叶斯深度学习网络权重分布化特性来优化传统深度学习模型的不确定性,依赖MC Dropout法降低模型计算的复杂度,构建MCDropout-BDL模型,在过站时间估计的基础上同时判断预测结果的可信程度,提高过站时间估计模型的鲁棒性。(3)进行多时间窗航班过站时间动态估计研究。基于可充分学习前后段时序特征的Bi-LSTM网络,融合时间和多属性两维度的混合注意力机制构建MA-Bi LSTM模型;根据航班链执行状态设计长短周期时间窗,通过多时间窗滑动动态估计航班过站时间,提高航班过站时间动态估计精度。最后,采用真实航班链数据进行实验,并与常用深度学习模型进行对比,研究结果表明,基于MCDropout-BDL模型和MA-Bi LSTM模型的预测结果在测试集上有较高的可信度和准确性。
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