基于贪心策略下混合蚁群算法的无人机航迹规划

针对复杂环境下无人机航迹规划中航行误差的校正问题,提出一种改进的蚁群算法.该算法在蚁群算法的基础上,首先将粒子群算法中的适应度作为启发值引入信息素更新中,改进了原始的信息素更新模型;其次使用贪心策略在选择校正点时进行剪枝运算,优化了算法的选择策略;最后使用A*算法替代原始算法的随机初始化,修改了信息素的更新方式,优化了生成路径的质量.对规划路径,使用Dubins曲线对航迹进行光滑,光滑后航迹既能满足航迹约束,也能满足飞行器的性能约束.研究结果表明:在参数设置上,当蚁群数量较大时,设置较小的启发值常数能获得更好的结果;对贪心蚁群算法使用A*算法进行初始化,能有效加速蚁群算法收敛速度,提高解的质量,实验显示改进后航迹长度减少了约6％,时间减少了约25％.     

基于方位合成的异类传感器航迹数据融合算法

针对纯方位传感器与二维雷达量测空间不一致的航迹数据融合问题,提出了一种基于方位合成的异类传感器航迹数据融合算法.该算法以纯方位传感器承载平台为融合中心,计算雷达和纯方位传感器探测的目标航迹相对于同一坐标系的方位量测,并用一种近似方法计算方位精度;采用基于最优权值分配原则的加权平均法对方位进行合成,用合成的方位对雷达探测的目标航迹进行修正,并将修正后的航迹作为融合航迹.该算法在获得融合航迹的同时,给出了融合航迹的精度.仿真结果表明,与雷达航迹精度相比,融合航迹的精度平均提高25.23%.     

城市低空物流无人机航迹规划模型研究

为提高物流无人机在城市低空环境下配送的安全性和公众接受程度，保证运输经济性，提出一种考虑运行风险、噪声水平和运输成本的城市低空物流无人机航迹规划方法。采用栅格法进行空域环境表征，建立基于风险的城市空域环境模型。结合物流配送要求，建立多目标、多约束的物流无人机航迹规划模型。采用改进A*算法进行求解：为降低航迹代价，设计估价函数预估成本；为保证飞行安全，引入安全保护区确保间隔；为提升搜索效率，采用动态步长加快搜索进程。仿真结果表明：本文模型和算法所得航迹的运行风险小、噪声水平低、运输成本低，能够实现多目标优化。分析模型参数可知，当各子目标代价权重分别为0.6、0.1和0.3时，规划航迹最优。 保证其余参数不变，增大安全间隔，则风险代价、运输成本代价总体呈增加趋势，噪声代价减少。 在本文规划环境下，参考大疆经纬200无人机参数，在安全间隔取15 m时，综合代价最小。     

具有粒子群特征的并行蚁群算法在输电网络规划中的应用

输电网络规划是一个复杂的多变量非线性整数规划问题,针对蚁群算法计算时间长、易陷入局部最优解等问题,本文提出一种新的具有粒子群特征的并行蚁群算法,并应用于输电网络规划.实验结果证明了该算法在输电网络规划优化中应用的可行性和有效性.     

城市道路网双层规划模型及其应用

分析了城市道路网规划的目标以及现有规划模型在应用时存在的不足之处.采用双层规划模型构建了城市路网规划模型.用迭代算法对该模型求解.以兰州市为例,结合城区实际交通状况和交通需求,采用该模型及算法进行路网规划,获得了兰州市道路网规划方案.在该方案中从快速路至支路初步形成了“金字塔”形分布.     

基于传递闭包聚类的多传感器航迹关联算法

在分布式多传感器数据融合系统中.航迹关联是关键技术之一,也是实现航迹融合的前提,航迹关联判定的准确性将直接影响到整个融合系统的性能.文中针对多传感器多目标航迹关联同题,提出了基于传递包模糊聚类的多传感器航迹关联算法.该算法利用基于模糊统计量的传递团包聚类法,选择航迹的位置、速度等信息为聚类指标,对来自多传感器的航迹数据进行聚类.计算航迹相似矩阵,利用平方法求出航迹相似矩阵的传递闭包,并根据该传递闭包确定航迹关联对.仿真试验结果表明,该方法能有效地实现多传感器、多目标航迹关联.     

基于B型灰色关联度的纯方位航迹关联算法

针对同平台纯方位多传感器的航迹相关问题,提出了基于B型灰色关联度的纯方位航迹关联算法.该算法将每条航迹的方位数据看作是时间的离散函数,不同传感器的航迹经过时间对准后,形成了具有相同时标的目标方位信息序列,通过对多传感器目标航迹的方位信息进行灰色关联分析,计算出各航迹对的B型灰色关联度,形成B型航迹灰色关联度矩阵,计算λ-截航迹灰色关联矩阵,并根据该矩阵确定航迹关联对.仿真试验结果表明,该方法能有效地实现同平台纯方位多传感器的航迹相关.     

动态航迹推测方法

应用大圆航迹和等角航迹原理,融合雷达、电报等动态数据,研究了动态航迹推测算法,以及该算法在航空器飞行轨迹预测、航空器过航路点时间预测和空中交通流量动态统计预测等方面的应用。利用广州机场的实际航班数据,将动态航迹推测算法与经验时间累加法进行了对比研究,发现动态航迹推测算法符合航空器运行规则,其误差在±0 5 min之内,能及时修正航空器的飞行轨迹,反应灵敏。结果表明动态航迹推测方法能更好地预测未来短时期内空域使用情况,是一种为空中交通战术流量管理提供准确数据的有效方法。     

基于BDS和改进鱼群算法的无人救生船航迹规划

为了进一步缩短无人救生船搜索和救援的时间,鉴于目前现有路径规划模型的局限性,提出了一种基于BDS和一种改进鱼群算法的无人救生船路径规划系统.该系统由北斗卫星与基于时间优化的改进鱼群算法配合进行实时的全天候路径规划,利用云平台建立模型对各参数影响因素分析,进一步实现自主躲避移动障碍的目的 .并在厦门市集关区附近海域进行仿真实验验证,该系统对于无人救生船的航行安全性具有重要意义.     

改进放行策略的两向交通流航迹规划模型

为研究高密度交通的两向交通流航迹交叉结构,讨论了航空器的航迹规划方法.基于自间隔保持概念的分布式决策环境,在横向侧移机动策略模型的基础上,通过航迹分析,建立了改进的放行策略及其航迹规划模型,推导出机动缓冲区长度、宽度与修正放行点位置的关系.仿真结果表明,当交叉角分别为90°和45°时,在改进策略下机动缓冲区的最短长度分别为35.9和48.4 km;与原策略相比,改进策略对空域保护区的宽度要求最大可降低21.1%和39.3%,保护区宽度更接近实际航路宽度,改进策略更易于实施和调整.     

地震疏散路径规划算法

重大地震条件下,交通网络具有明显的结构变动性,传统最短路算法生成的疏散路径难以满足其在疏散安全性、可通行性、通行能力约束和应变性的要求．为了解决这一问题,在具有通行能力约束的路径规划（CCRP）算法基础上,考虑了上述有关要求,提出了一种地震疏散路径规划算法．该算法的特色在于：（1）引入惩罚函数以满足应急疏散路径对安全性和可通行性方面的要求;（2）将突发交通拥堵点作为虚拟疏散原点纳入到动态路径规划过程,以增加对突发交通拥堵的快速疏散能力．实证表明,所提出的算法可将疏散交通流分配到危险性较低、可通行性较好的路径上,并满足路径的通行能力约束,而且对突发交通拥堵具有必要的应变能力,能较好地满足地震疏散路径规划的需要．     

基于改进遗传算法的接运公交线路生成优化模型

城市轨道交通接运公交线路布设效果直接影响到轨道交通线路的运营效率．为了探讨轨道交通接运公交线路的最优布设方案,以最少线路接运最大客流量为目标,建立了线路生成的优化模型,并给出了求解该模型的改进遗传算法．以北京地铁5号线宋家庄站和刘家窑站的接运公交线路布设方案为例进行分析,结果表明：两个轨道交通站点布设6条接运公交线路能够使接运公交线路的载运能力最大,为205人／（km／h）．     

基于时空相似度聚类的热点载客路径挖掘

出租车的载客轨迹直接体现了车辆的行驶状态和居民的出行规律,热点载客路径的挖掘为交通管理与规划,居民行为模式发现及出租车载客推荐等具有重要价值. 本文以兰州市3 000 辆出租车载客轨迹为研究对象,提出了基于时空相似性聚类的热点载客路径挖掘算法. 首先,根据出租车的GPS轨迹数据提取出载客轨迹及其核心轨迹;然后,根据提出的相似性度量算法计算核心轨迹的空间相似性、时间相似性及时空相似性,并结合DBSCAN聚类算法对载客轨迹进行聚类;最后,根据聚类结果获取城市热点载客路径的空间分布,并分析了其在工作日和非工作日的差异. 实验结果表明,本文提出的挖掘算法能有效、快速地发现城市热点载客路径的分布.     

基于时空相似度聚类的热点载客路径挖掘

出租车的载客轨迹直接体现了车辆的行驶状态和居民的出行规律,热点载客路径的挖掘为交通管理与规划,居民行为模式发现及出租车载客推荐等具有重要价值. 本文以兰州市3 000 辆出租车载客轨迹为研究对象,提出了基于时空相似性聚类的热点载客路径挖掘算法. 首先,根据出租车的GPS轨迹数据提取出载客轨迹及其核心轨迹;然后,根据提出的相似性度量算法计算核心轨迹的空间相似性、时间相似性及时空相似性,并结合DBSCAN聚类算法对载客轨迹进行聚类;最后,根据聚类结果获取城市热点载客路径的空间分布,并分析了其在工作日和非工作日的差异. 实验结果表明,本文提出的挖掘算法能有效、快速地发现城市热点载客路径的分布.     

A-SMGCS航空器场面滑行路由实时调整策略

为解决运行阶段场面滑行路由调整计算量大,难以满足A-SMGCS系统实时性需求的问题,建立了面向机场滑行资源的着色Petri网模型,提出把路由抽象成航空器对路段的访问优先级,通过降低优先级对延迟航空器进行惩罚实现路由调整.对调整优先级后可能导致的两类场面滑行冲突:对头冲突和循环等待冲突,通过分析模型中链路和回路等特殊结构特性,给出无冲突滑行充分条件及优先级调整策略.算例研究表明:本文方法能有效实现滑行路由无冲突调整,算法耗时小于10 s,满足A-SMGCS系统对路由规划时间的要求,控制规则简单,适用于实时控制.      

一个鲁棒性冲突解脱轨迹规划模型

针对固定航路飞行条件下高密度运行空域多航空器实时冲突解脱轨迹规划问题,为了获取高空风场数值及增强航空器冲突解脱轨迹的鲁棒性,根据航空器的运行状态构建了高空风场线性和非线性滤波模型.采用模型预测控制理论,通过将预测模型的校正过程转化为高空风场数值的滤波过程,在给各航空器设定解脱优先权重及考虑两类解脱变量物理约束条件的前提下,从航空器的动态协同特性出发,构造能够反映控制输入量优劣的指标函数,提出一种能够适应空域环境变化的冲突解脱航迹在线滚动规划方案.算例分析表明,所提出的在线解脱轨迹规划方案可行有效.     

A-SMGCS航空器动态最优滑行路径规划研究

机场场面航空器的动态最优滑行路径研究是A-SMGCS的前提和关键,包括动态路径规划和滑行时间调度两方面.针对A-SMGCS中动态路径规划的复杂性和实时性,依据跑道、滑行道和停机坪的拓扑结构及管制规定建立了基于Petri网的场面活动模型及相关约束规范.根据该模型及约束规范,并将静态预选路径作为可行解集,推导出场面各个时刻的机场状态,并从中选取最优路径.仿真实例表明动态路径规划可以最大限度避免滑行冲突,减少航空器的等待时间,显著提高场面运行效率.     

基于OpenStreetMap的城市自行车网建模与多判据路径规划

自行车交通是一种健康、绿色、环保的交通出行方式,合理地规划自行车出行路线对于满足骑行者多元化出行需求、构建安全规范的城市交通出行环境具有重要的意义.在对真实骑行者路径选择行为深入分析的基础上,提出了基于Open Street Map的城市自行车网络的构建方法及基于其上的多判据自行车路径优化的数学模型,并给出了求解该模型的一种基于聚类的最优多判据路径规划方法.实验仿真结果表明,该模型及方法能够生成满足骑行者真实需求的多判据路线方案.     

基于行程多路径的航空公司航班频率优化

将航空运输网络抽象为多层级网络结构, 构建了确定航空公司某一城市对某条路径航班频率的两阶段规划模型: 第一阶段从旅客选择行为的角度, 考虑旅客对旅行时间、过站时间、计划延误时间、票价等因素的价值感知, 构建旅客旅行负效用函数, 进而基于多项式Logit模型构建计算旅客选择某个航空公司某个城市对某条路径概率的旅客路径选择模型; 第二阶段从航空公司的角度, 以总收益最大化为目标函数, 基于行程多路径, 并考虑航空公司总运力限制, 尽可能地让每条路径的运力供给等于需求, 构建了确定路径航班频率的线性规划模型; 提出了求解两阶段模型的迭代算法。研究结果表明: 提出的算法能够在8次迭代之后达到收敛, 可以在较短的时间内得到最优解; 随着算法的收敛, 构建的两阶段规划模型在航线存在市场竞争且整体运力不足的情况下优先将运力安排到收益最高的航线上, 提升航空公司整体收益; 对于包含多个航节的航线, 构建的两阶段模型更能体现旅客选择行为在航班频率配置中发挥的作用; 对于包含一个航节的航线, 需求随航班频率的变动幅度较小, 随着迭代次数的增加, 需求航班频率弹性系数逐渐变小, 对于包含多个航节的航线, 在航线总需求一定的情况下, 需求随航班频率的变动幅度较大, 由于市场竞争存在航班频率不变需求骤减的情形。可见, 所提出的模型和算法能够有效提升航空公司收益。      

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出租车驾驶员对城市道路交通状况较为熟悉,他们选择的路径具有代表性,因此将出租车驾驶员路径选择经验融合到路径规划算法中,对提高出行效率具有重要的意义.本文提出一种融合出租车驾驶经验的层次路径规划方法,主要包括三部分：首先,从出租车GPS数据中提取出出租车载客行驶轨迹;然后,根据各路段出租车行驶频率高低对路网进行分层,构建基于出租车经验路径的分层路网;在此基础上,使用Dijkstra算法实现层次路径规划.最后,本文以广州市为研究区域,将该方法得到的规划路径与经典路径规划算法的结果进行比较.结果表明,融合出租车驾驶经验的路径规划方法所得路径在行程时间上占有一定的优势.