基于多agent的空中交通協(xié)同流量管理研究

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1、基于多Agent的空中交通協(xié)同流量管理研究　　摘要：在全球化與一體化的環(huán)境下，航空運(yùn)輸業(yè)得到了快速的發(fā)展，為了適應(yīng)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的需求，空中交通管理得到了廣泛的關(guān)注，其管理的目標(biāo)便是有效解決空中交通嚴(yán)重延誤問題。通過各國的積極研究，提出了協(xié)同式空中交通流量管理，它不僅提高了流量管理的效率，還保證了航空公司的效益。本文主要研究了基于多Agent的空中交通協(xié)同流量管理，具體體現(xiàn)在航班、航路與航空器三方面，旨在推動(dòng)我國民航業(yè)的健康、穩(wěn)定與高效發(fā)展?！　￡P(guān)鍵詞：多Agent；空中交通；協(xié)同流量管理；航班；航路；航空器　　引言：目前，基于多Agent的空中交通協(xié)同流量管理研

2、究時(shí)間較短，其研究體系缺少完善性與系統(tǒng)性，特別是欠缺關(guān)于航班、航路與航空器的相關(guān)研究。在此背景下，本文介紹了基于多Agent的空中交通協(xié)同流量管理的理論研究、航空協(xié)同規(guī)劃、航路協(xié)同管理與航空器協(xié)同運(yùn)行，旨在為我國的空中協(xié)同流量管理提供可靠的、科學(xué)的建議?！　?、基于多Agent的空中交通協(xié)同流量管理的理論研究　　1.1協(xié)同決策理論　　協(xié)同決策管理（Cooperativedecisionmanagement，CDM）是指借助協(xié)同技術(shù)和程序，改進(jìn)空中交通流量管理，使空域運(yùn)行具有高效性與安全性。協(xié)同決策程序是由政府部門、航空公司、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)與商業(yè)公司等共同開發(fā)的，在航空業(yè)

3、中的應(yīng)用日益廣泛，并具有積極的意義4　　協(xié)同決策的目標(biāo)為：其一，通過信息的實(shí)時(shí)交流，進(jìn)一步改進(jìn)航空系統(tǒng)運(yùn)行的信息質(zhì)量；其二，航空系統(tǒng)的運(yùn)行信息及時(shí)、同步發(fā)送給管理人員與空域用戶，以此形成二者對(duì)空域狀態(tài)的共識(shí)；其三，輔助管理工具與程序的完善，根據(jù)空域流量，以此保證了流量管理方案的合理性與科學(xué)性?！　?.2多Agent系統(tǒng)理論　　多Agent系統(tǒng)（Multi-AgentSystem，MAS），可以稱之為自組織系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由獨(dú)立交互的Agent與特定的外部環(huán)境構(gòu)成的，實(shí)現(xiàn)了對(duì)非線性復(fù)雜問題的有效解決，它具有一定的先進(jìn)性與現(xiàn)代化?！　gent作為一種實(shí)體，具有靈活性、

4、社會(huì)性與自主性，通過感應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)外部環(huán)境信息的獲取，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)執(zhí)行器的控制，使其達(dá)到了運(yùn)行的目的。通常情況下，以智能反應(yīng)能力的強(qiáng)弱為標(biāo)準(zhǔn)劃分Agent，其種類有簡單反應(yīng)式Agent、模型反應(yīng)式Agent、目標(biāo)式Agent、效能式Agent與智能學(xué)習(xí)式Agent?！　《郃gent系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合了多個(gè)Agent，在信息共享與交互的作用下，通過合作或者競爭實(shí)現(xiàn)了共同目標(biāo)的完成。基于多Agent的系統(tǒng)其運(yùn)行較快、效率較高并且具有靈活性、可擴(kuò)展性及經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。該系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性，以其屬性為依據(jù)，其可以劃分為組織結(jié)構(gòu)類、學(xué)習(xí)能力類、協(xié)調(diào)能力類及通訊能力類等，其中，根

5、據(jù)組織結(jié)構(gòu)類，其類型有層級(jí)結(jié)構(gòu)、團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)、結(jié)合體結(jié)構(gòu)與自律分散型結(jié)構(gòu)。此系統(tǒng)的通信方式十分重要，主要是通信方式直接影響著系統(tǒng)的運(yùn)行效率及其穩(wěn)定性，具體的通信方式包括局部通信與廣播通信[1]?！　?、基于多Agent的空中交通協(xié)同流量管理的具體研究4　　在空中交通流量管理過程中面對(duì)著諸多的問題，主要體現(xiàn)在空中交通評(píng)估難、策略制定目標(biāo)不一致、流量管理方式單一、管理工作量大、流量協(xié)同管理欠缺等，為了實(shí)現(xiàn)上述問題的有效處理，提出了基于多Agent的空中交通協(xié)同流量管理，具體研究體現(xiàn)在以下三方面。　　2.1航班協(xié)同規(guī)劃　　它主要是根據(jù)航班規(guī)劃階段的參與對(duì)象，實(shí)現(xiàn)多Agent

6、建模，以此促進(jìn)了航空公司選擇權(quán)的增加，通過對(duì)機(jī)場資源的協(xié)同規(guī)劃，使航班時(shí)刻表的制定具有了公平性與高效性，進(jìn)而避免了航空公司因航班延誤而出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)損失?！　』诙郃gent的航班協(xié)同規(guī)劃，為空中交通管理單位與航空公司提出了不同的Agent，具體的協(xié)同過程如下：前者要分析機(jī)場的容量與流量，保證二者的平衡，在先到先服務(wù)的原則下，根據(jù)按需求分配的方法對(duì)機(jī)場資源進(jìn)行分配，并向空域用戶發(fā)送航班時(shí)刻調(diào)整信息。后者根據(jù)獲取的信息，結(jié)合航班成本信息，制定航班時(shí)刻調(diào)整方案，并將其反饋給前者。最后，在信息交流與溝通后，借助線性規(guī)劃的方法尋求最優(yōu)解，最終獲取了系統(tǒng)延誤成本最小的方案[2]

7、?！　?.2航路協(xié)同管理與航空器協(xié)同運(yùn)行　　航路協(xié)同管理主要是根據(jù)航路管理的參與對(duì)象，實(shí)現(xiàn)Agent建模，通過對(duì)航路資源的協(xié)同管理，保證了航路分配方案的公平性與高效性。通過研究，構(gòu)建了航空公司Agent與流量管理部門Agent。4　　航空器協(xié)同運(yùn)行主要是指根據(jù)航空器運(yùn)行階段的參與對(duì)象，實(shí)現(xiàn)Agent建模，通過空中交通系統(tǒng)運(yùn)行水平的提升，使航路的利用率得到了提高，并且保證了空中交通流量管理方案的全面落實(shí)[3]。　　總結(jié)：當(dāng)前，各國的航空運(yùn)輸業(yè)均保持著快速的發(fā)展，在其發(fā)展過程中面臨著安全水平、服務(wù)能力提升、準(zhǔn)點(diǎn)率提高等諸多問題，為了有效解決此問題，協(xié)同式空中交通流量管

8、理隨之出現(xiàn)