一种适用于广域空中交通流量调控的方法

摘要

本发明公开了一种适用于广域空中交通流量调控的方法，针对广域空中交通流量的特点，根据协同进化的思想先将大问题划分成多个小问题，然后采用并行进化的方法同时对多个子种群进行进化，向不同的方向搜索，避免了陷入局部最优，而且改进了子种群之间信息交互的策略，实验证明能够找到比传统方法更优的解。本发明提出了一种并行进化中子种群之间的交换间隔动态变化的策略；在并行进化子种群环形拓扑结构交换的基础上提出了一种左右概率交换的策略，针对本问题采用了混合交换策略，能够得到较好的结果；本发明能够解决广域范围内的空中交通流量调控，比传统的遗传算法能够得到更为满意的结果。

主权项

一种适用于广域空中交通流量调控的方法，其特征在于：假设，(1)所有的航班的飞行速度都一样，而且在飞行过程中保持不变；(2)所有航班的起飞时刻都是一个含有有限个元素的集合；(3)所有航班的飞行路径在一定的范围内可选；(4)同一个起止点之间的航班，可选路径集合是一样的；基于上述假设，所述方法包括如下步骤：第一步，数学模型建立，包括根据中国航路网模型建立约束条件和目标函数；第二步，采用合作型协同进化算法进行优化；所述的约束条件为，每个航班都包括两个变量(δ_i,r_i)，δ_i表示飞机起飞提前或延后的时间，r_i表示重新选择的飞行路径，δ_i和r_i的可选集合表示为：Δ_i＝‑δ_m,‑δ_m+1,...,‑1,0,1,...,δ_p‑1,δ_pR_i＝r₀,r₁,r₂,...,r_max其中，i＝1,2，…，N，N为航班数量，δ_m,δ_p分别表示航班提前和延后的最大时间，r₀表示最优路径，r_max表示最差路径；所述的目标函数包括两个，第一个目标函数表示为：其中，表示扇区S_k在时间T内的总负荷，表示扇区S_k在时间T内的最大负荷，P表示扇区的数量，φ和是权重系数；第二个目标函数表示为：$y_2=\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\delta {\left(i\right)}^2$其中，如果航班i计划在t_k时刻起飞，而实际上它在t_n时刻起飞，这样航班的地面延误表示为：δ_s(i)＝t_n‑t_k，为了保证δ_s(i)是正数，这里取绝对值，将δ_s(i)表示为：δ_s(i)＝|t_n‑t_k|；航班的空中延误表示为：δ_r(i)＝3*(T_r‑T₀)，T_r表示实际飞行路径需要的时间，T₀表示最短路径需要的时间；总的延误δ(i)表示为：δ(i)＝δ_s(i)+δ_r(i)。