随着航空运输业的迅速发展，有限的空域资源和日益增长的交通需求间的矛盾日益凸显，空中交通管理面临着新的考验。如何提高空中交通管理的服务质量成为目前研究的重点，根据空中交通情况改善扇区结构的划设是其中重要的方法之一。科学合理的动态扇区划设要求在保证空域交通安全的前提下，基于空域交通信息均衡分配管制区空域内的交通管制负荷，使得各管制员所承受的工作负荷在合理的阈值之内。这样不仅优化了空中交通管制资源，而且增加了空域容量、避免了陆空通信频率拥挤。论文的主要研究与贡献如下。首先，总结分析了现有空域扇区动态划分方法。按照空域交通信息在研究中的使用情况，将目前扇区动态划分的研究分为三类，并分类分析了优点和不足之处。然后分析了空域管理的管制流程，界定了论文的研究对象为区域管制区。此外，在管制机制和空域动态管理特点的基础上，分析了“动态”变化对安全性的影响，并研究了与扇区结构动态划设相关的变量。其次，依据扇区动态划分的要求对空域信息进行了完备的提取。论文根据信息来源及特点，将空域信息分为空域静态结构信息和空域动态信息，基于网络拓扑理论，分别对两类信息建立空域信息数据库。然后基于空域复杂性量化管制员工作负荷，以航路为统计单位建立管制员工作数据库，以此作为扇区划分的基础。第三，针对目前扇区划分方法中算法效率低、优化结果不理想和扇区约束条件考虑不够充分等问题，论文分别提出了改进的空域加权图模型和基于改进的遗传算法的扇区优化划分算法，以建立保护区的形式对扇区边界进行约束。首先基于空域基本信息（即空域静态结构信息和管制员工作负荷）建立空域加权图模型，该模型反映了空中交通网络中航路和流量分布等重要特征。然后采用基于混合编码的遗传算法作为扇区优化划分算法，通过改进遗传算法（即加入交叉算子、修复策略和边界优化）增加了算法的全局搜索能力，获得了更符合扇区划分规则的扇区结构。第四，基于扇区动态划分的需求，进一步提出了一种新的扇区划分方法。该方法的基本思路是依据空中交通特征建立空域凸胞模型，在该模型的基础上采用多种群遗传算法得到扇区划分结果。通过该方法得到的扇区划分结果不仅可以减少管制员工作负荷、增加空域容量，而且在一定程度上保证了扇区结构在动态变化过程中的稳定性。最后，对北京管制区的实际交通数据整理提取、编程计算，建立空域信息数据库。在此基础上，对论文提出的两种扇区划分方法进行仿真实验，得到全天不同时间段的扇区划分结果。根据安全性指标和负荷均衡指标，对扇区划分结果进行充分的对比分析。实验结果表明，论文提出的扇区划分方法不仅均衡了各扇区的管制员工作负荷，保证了管制安全，而且减少了管制员的协作负荷，获得了较稳定的扇区结构，满足扇区动态划分的要求。