基于改進(jìn)遺傳算法的終端區(qū)排序研究

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1、第41卷第5期2011年9月航空計(jì)算技術(shù)AeronauticalComputingTechniqueVoJ_4INo5Sep201l基于改進(jìn)遺傳算法的終端區(qū)排序研究白重陽(yáng)，張學(xué)軍，管祥民(北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院，北京1001912．)摘要：終端區(qū)航班排序是減少航班延誤，降低成本的關(guān)鍵技術(shù)。基于安全性考慮，將進(jìn)近元沖突作為約束條件，這是一個(gè)組合優(yōu)化問(wèn)題，多約束務(wù)件互相制約，導(dǎo)致可行解較難獲得。采用改進(jìn)遺傳算法．針時(shí)航班速度編碼的特性引入局部適應(yīng)度函數(shù)，并以此為標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)交叉變異操作。仿真結(jié)果表明，求得的進(jìn)近隊(duì)列延誤低、無(wú)沖

2、變，且遺傳更具方向性，收斂快，大大提升求解速度，更符合實(shí)際運(yùn)用中實(shí)時(shí)性要求，優(yōu)于傳統(tǒng)方法。關(guān)鍵詞：終端區(qū)；排序：沖突；遺傳算法中國(guó)分類號(hào)：TPl8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—654X(2011)05—0042—03AircraftSequencinginTerminalAreaBasedonImprovedGeneticAlgorithmBAIChong-yang，ZHANGXue—jaft，GUANXiang—min(SchoolofElectronicandEngineering，BeihangUniveni玎，m莉增

3、100191，China)Abstract：Aircraftsequencinginterminalareaisthekeytechnologyfordiminishdelayandcost．Basedonsafety，considernon．conflictasacons虹aintduringapproach．Thisisacombinationoptimumquestionwithmulti—constraints。availableresolutionhardtoreach．PromotetouseimprovedGA，c

4、odewitheachair-crafts7velocity，uselocalfitnessfunctionasthecriterionforcrossoverandmutate．Simulationshows，withimprovedGA，anone—conflictsequencewithlowerdelayisreached．Besides，improvedGAismoredirec-riveandconvergencequickly，acceleratingsolvingprocess．Itcanmeettheappli

5、cation’sneedsinreal-timeandisbetterthantraditionalGA．Keywords：terminal；sequencing；conflict；geneticalgorithm引言隨著圍民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展．我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅猛，飛行流量快速增長(zhǎng)。尤其終端區(qū)具有航線密集且空間狹小的特點(diǎn)，已成為擁堵和沖突高發(fā)區(qū)，而終端區(qū)問(wèn)題歸根到底是進(jìn)近中的排序問(wèn)題。解決此類問(wèn)題對(duì)減少航班安全隱患、降低航空公司運(yùn)營(yíng)成本具有重要作用?。目前常用方法是先到先服務(wù)方法，即管制員根據(jù)飛機(jī)的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間(ETA)來(lái)人工調(diào)

6、節(jié)終端區(qū)中飛機(jī)的進(jìn)近順序。由于在進(jìn)近中不同型號(hào)飛機(jī)之間需滿足的標(biāo)準(zhǔn)安全間隔不同，直接根據(jù)ETA安排飛機(jī)進(jìn)近順序易造成延誤相對(duì)較大。為保持安全間隔，有時(shí)需對(duì)后機(jī)實(shí)施等待策略，使其在某一固定空域進(jìn)行空中等待”j．進(jìn)而會(huì)影響后續(xù)航班。此外，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已提出多種方法來(lái)解決終端區(qū)排序問(wèn)題”。1，如時(shí)間提前法、約束位置交換法、動(dòng)態(tài)排序法、遺傳算法等。時(shí)間提前法對(duì)首架飛機(jī)提速。這樣隊(duì)列中后面的所有飛機(jī)都可以減少延誤，但對(duì)于加速飛機(jī)來(lái)說(shuō)是以提高飛行成本為代價(jià)的；約束位置交換法實(shí)時(shí)性較差．難以滿足現(xiàn)實(shí)需求；動(dòng)態(tài)排序法不斷調(diào)整航班次序，增加了管制員

7、負(fù)擔(dān)。遺傳算法作為經(jīng)典的隨機(jī)搜索與優(yōu)化算法在解決此類問(wèn)題上具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是傳統(tǒng)的遺傳算法存在收斂慢等缺點(diǎn)，不符合排序?qū)崟r(shí)性要求高的特點(diǎn)，因此在使用時(shí)需進(jìn)一步改進(jìn)。本文借鑒美國(guó)最后進(jìn)近間隔工具(FAST)中的排序模型”。3．并綜合考慮航班最小延誤以及安全間隔保持?；陲w機(jī)自身飛行性能，綜合調(diào)節(jié)、優(yōu)化進(jìn)近航班水平方向上的速度，從而得到一個(gè)合理高效的進(jìn)近順序。該方法可將延誤吸收在航路上，避免了因調(diào)度不及時(shí)造成航班空中等待，以及排序過(guò)程中可能存在的沖突問(wèn)題。最后利用改進(jìn)遺傳算法對(duì)進(jìn)近模型進(jìn)行收稿日期：201I一06—13修訂日期：2

8、01l一09—09基金項(xiàng)目：國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)[q枷J(201JCB707000)；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)々項(xiàng)科研基金項(xiàng)目資助(20101102110005)作者簡(jiǎn)介：白重陽(yáng)(1986一)，男．河南鄭州人，硬上研究生，主要研究方向?yàn)榭罩薪煌髁抗芾碡?011年9月白重