基于航班优先级排序的高峰时刻场面滑行调度优化研究

为解决高峰小时场面航空器滑行冲突,提高机场运行安全和效率,减少航班延误损失,提出了基于航班优先级的航空器滑行调度模型.以基于最短路径的总调度时间最小为目标,使用滚动时域策略,设计预测窗口、滚动窗口、调度子问题、滚动机制等调度要素求解模型.仿真算例表明,此调度模型能够在兼顾航班优先级别属性的同时,规避了滑行中的各类冲突,对枢纽机场高峰小时内的18架不同属性的航空器实施了优化调度,较之原调度方案,总体时间减少了近2 min,提高了总体效率.      

面向节能减排的机场地面运行优化研究

为了减少航空器在地面滑行阶段因等待造成的污染物排放量.在起飞着陆(LTO)循环污染物排放量计算模型基础上,研究了航空器在地面滑行阶段滑行动作类型及对应推力,将研究出的不同滑行动作对应推力值代入LTO循环计算模型,提出了基于滑行动作的航空器污染物排放量计算模型,并以该计算模型为目标函数,以航空器过机场关键节点时间为决策变量,考虑滑行冲突、滑行速度、航空器开始和结束滑行时间3种约束建立航空器场面节能减排滑行优化模型,并利用遗传算法对该模型求解.以哈尔滨机场航班数据进行实例计算,同时借助TAAM仿真软件对机场进行实际运行仿真.通过与TAAM输出仿真数据比较,经过模型优化后污染物排放量总体降低了32.89%,说明通过控制离场航空器推出时间和进场航空器经过其滑行路径关键节点时间可达到节能减排目的.      

面向节油减排的平行多跑道混合运行机场停机位分配模型

针对因隔离平行运行模式与不合理跑道机位使用方案引起的航空器场面滑行排放过高的停机位分配问题，在传统停机位分配模型基础上，研究了多跑道运行模式对停机位分配方案的影响，基于空管机场2方协同运行与就近起降运行模式，研究了面向平行多跑道混合运行的停机位分配模型。通过引入航空器空中走向约束与航班接续约束，以减少采用航班横跨场面运行这个过长滑行距离的停机位分配方案。在此基础上，考虑不同机型发动机燃油流率对分配方案燃油消耗及碳排放的影响，以最小化燃油消耗为目标建立整数规划数学模型，并结合天津机场典型时段运行数据进行仿真验证。仿真结果表明:与原计划运行结果相比，优化策略的滑行距离与碳排放分别减少了11.9% 和13.3%，说明通过优化多跑道运行机场的停机位跑道使用方案可有效减少滑行距离与油耗，达到节油减排的目的。      

基于遗传算法的飞机滑行路径优化

研究了飞机场面安全滑行问题,将典型冲突限制规则和安全间隔作为约束条件,建立了系统的无冲突滑行路径优化模型。基于遗传算法给出了该问题的优化算法,并进行了实际算例的计算机仿真验证。与不考虑冲突约束条件的最短路径算法的对比结果表明,算法避免了最短路径算法中存在的冲突现象,可以为繁忙机场的安全运行提供决策支持。     

基于MILP的飞机滑行排序的优化

提出了飞机滑行排序的优化问题,目的是最大限度减少滑行时间,提高机场运行效率.根据飞机在机场地面的运动规律,基于确定的滑行路径,考虑滑行路线冲突,建立了该问题的混合整数规划模型.讨论了该复杂优化问题的分解方法,给出了上海浦东机场地面网络的算例,验证了所做工作的实用性.     

基于Petri网的滑行道助航灯控制方法研究

针对A-SMGCS中滑行道助航灯控制指令自动决策,提出一种基于Petri网的决策方法。首先基于模块化和同步合成技术,采用Petri网建立滑行道运行动态模型;然后,提出了基于模型标识逻辑互反约束的控制器综合方法;其次,提出基于模型中变迁使能状态实现助航灯控制指令决策的算法;最后,制作了助航灯控制试验沙盘,并采用工控机和PLC实现了助航灯控制指令决策算法,验证了所给滑行道助航灯控制方法的有效性。     

基于遗传算法的航班离港调度建模及仿真

针对目前机场容量与空中交通需求矛盾日益突出的问题,通过建立符合实际需求的离港排序模型.采用非线性优化技术给出较佳的离港航班序列,引入起飞序并以此作为优化推出时间的约束条件.仿真结果表明,文中采用的基于遗传算法给出了较佳的离港航班序列,比现行的"先达到滑行节点先服务"模式减少了离港滑行时间,并保证了滑行无冲突,减少整个机场的运行成本,可提高机场运行的能力,并为离港航班调度问题提供技术支持.     

终端区进场流的路径选择研究

在实际运行中,通常依据管制员的经验对进场航班流的路径进行管理,缺乏科学性.针对终端区进场流的路径选择与进场排序的流量管理问题,以进场航班的总完成时间最短为目标,建立基于时间窗与位置约束的路径选择与排序的数学模型.采用先选择路径再排序的循环寻优的方法进行求解,将禁忌搜索(TS)与排序算法相结合,设计了 TS-FCFS 与 TS-DP 两种算法,着重建立了基于关键路径的邻域结构,并加入有效的重置(RESTAR)策略,使算法快速有效的收敛至最优解.最后借助SIMMOD 仿真平台验证算法的可行性.以北京首都机场21架航班为例,仿真结果显示,TS-FCFS 与TS-DP 两种方法较原计划的进场路径总完成时间分别节约了149 s 与175 s.该路径选择算法降低了进场时间,提高了终端区进场效率.通过合理优化进场航班流的路径选择与进场排序,平衡了跑道负荷,减少了航空器间潜在的冲突,同时为管制员调配进场航班流提供了合理有效的路径选择建议.      

MAS在机场路面路径优化中的应用研究

利用多Agent技术,研究进出港航班滑行路径的优化问题,为刚降落和即将出港的航班规划最短滑行路径,判断航班在规划的滑行路径上是否会发生对头相遇.由于多Agent技术更能体现人类的社会智能,更适合开放的、动态的社会环境,因此引进这一技术对进出航班滑行路径进行优化.文中将每架飞机被看作是一个Agent;将跑道,滑行道,停机位等看作是资源Agent;在多Agent环境下,优化出最佳的滑行路径.     

基于事件驱动型传感器网络的场面目标跟踪方法

针对传统机场场面监视手段的固有缺陷,为避免在机场发生航空器/车辆入侵跑道,将事件驱动型传感器网络引入到场面目标监视中,研究了1种基于灰色序列输入扩张状态观测器的场面目标跟踪方法.该方法采用灰色模型对速度序列进行建模,弱化了原始速度序列随机干扰的影响,并结合目标运动模型辨识理论设计了1类扩张状态观测器观测系统状态,实现了场面运动目标跟踪与模型参数辨识,应用仿真算例对模型和方法进行了验证,z轴速度误差峰值不超过2.6 m/s,该方法具有所需数据少、预测精度高和无需先验信息的特点.