先进空中交通中空域协调使用的隐私保护机制

先进空中交通（AAM）运营预计将改变航空运输，同时挑战当前的空中交通管理实践。通过引入一种新颖的基于市场的机制，我们解决了将容量受限的空域按需分配给具有异质且私有估值的AAM飞行器的问题。我们将空域和空中基础设施建模为一系列连续区域，这些区域对同时进入、停留或离开每个区域的飞行器数量有约束。飞行器请求访问空域时，其轨迹会跨越不同时间的多个区域。我们利用空域模型的图结构，将分配问题形式化为时间扩展图上的路径分配问题。为确保AAM飞行器的成本信息保持私有，我们引入了一种新颖机制，该机制为每架飞行器分配一个“空中信用”预算，并匿名地对穿越时间扩展图边收取价格。我们寻求计算一个竞争均衡，以确保：(i) 容量约束得到满足，(ii) 严格为正的资源价格意味着扇区容量被充分利用，以及(iii) 在给定当前价格的情况下，分配是整数的且对每架AAM飞行器最优，而无需访问单个飞行器的效用。然而，具有整数分配的竞争均衡可能并不总是存在。我们为分数竞争均衡的存在性和计算提供了充分条件，其中分配可以是分数的。基于这些理论见解，我们提出了一种分布式的、迭代的两步算法：1) 计算一个分数竞争均衡，以及2) 从该均衡推导出一个整数分配。我们通过为两种新兴的城市空中交通服务（无人机配送和空中出租车）分配轨迹，验证了我们方法的有效性。