基于航迹运行模式的航空器航迹优化模型

针对密集航空器流量与有限空域资源间的矛盾，为应对空域扇区内的容流冲突，研究航空器四维航迹规划问题。以基于航迹运行模式为背景，以航迹规划为核心，以总延误时长最小和总燃油消耗量最少为目标，在满足容流限制、安全间隔等约束条件的基础上，构建基于航迹运行模式下巡航阶段的航空器四维航迹的双目标规划模型。为求解模型，使用更加符合二倍体生物特性的双链染色体结构和指导种群进化的先验知识来改进标准快速非支配遗传算法。以华北地区05扇区为基础，结合航空器飞行计划数据进行实例验证与算法对比。研究结果表明：在优化效果方面，总延误时长与燃油消耗较对比算法分别减少了54.79%和23.65%；在计算效率方面，较对比算法提升了56.58%。模型可在有限的时间内提供兼顾时效性与经济性并满足管制规则的航迹规划策略，具有明显优势。通过航迹规划，优化了航空器流过关键航路点的时间，在保障运行的同时提高了效益，减少了拥堵及冲突的概率，提高了空域资源的利用率。