法在解决空中交通飞行冲突中的应用

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1、万方数据蚁群算法在解决空中交通飞行冲突中的应用郭茜1聂润兔1王超中国民航大学，空中交通管理学院，天津300300摘要：本文主要研究了蚁群算法在解决空中交通冲突问题中的应用．首先对空中交通冲突解决问题的研究背景以及研究现状进行了系统的概述，随后建立了相关的数学模型，将空中交通飞行冲突问题转化为有约束的非线性整数规划问题，并设计了基于蚁群算法的求解思路。最后的仿真计算证明该方法在较短时间内能提供多种不同的有效的冲突解决方案．关键词：空中交通管理；冲突解决；蚁群算法；有约束非线性整数规划中图分类号：v355．2文献标识码：A文章编号：1672

2、—4747(2009)02一0116-05AplicationofAntColonyAlgorithmtoAircraftConflictResolutionGUOQianlNIERun．tulWANGcha01CollegeofAirTrafficManagement，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，ChinaAbstract：ThiSpapermainlyfocusesontheapplicationofAntColonyA190rithin(ACA)toairtraffiC

3、conflictresolutionproblem．FirstlY，thebackgroundoftheconflictdetectionandresearchsituationintheworldiSsystematicallyintroduced．Then，amathematicmodelwhichtransformsairtraffiCconflictresolutionproblemintoaconstrainednonlinearintegeroptimizationproblemwasestablished。andasolV

4、ingprocessbasedonACAwasdesigned．FinallY，thepaperundertookasimulatingcomputationofthealgorithmandshowedthatthiSmethodiSfeasibleasitcangivemanydifferenteffectivesolutionsforagivenprobleminashortamountoftime．收稿日期：2008．04．14基金项目；天津市科技支撑计划重点项目“面向新一代的卒管自动化应用模拟系统”，编号07ZCKFGX016

5、00。作者简介：郭酋(1975一)，女，河南南阳人，中国民航人学宅中交通管理学院硕七。万方数据蚁群算法在解决守中交通飞行冲突中的心用郭蔺等I_IImIllIKeywords：Airtraffiemanagement，conflictresolution，antcolonyalgorithm，constrainednonlinearintegerprogrammingproblem0引言随着空中交通需求的不断增长，空中交通系统面临着越来越严重的航线拥挤，空域系统的容量已逐渐成为一个被严重关注的问题。从20世纪90年代开始，美国等一些航空业

6、发达国家提出“自由飞行(Freeflight)”的概念，即在开放的天空中，飞机速度和所飞的路径由飞行员自己决定。自由飞行为解决空中航路拥挤的局面，更高效地利用空间资源开辟了另外一条新的道路。飞行冲突探测与解决是自由飞行的关键问题，世界各国的研究者们做了大量的有关自由飞行情况下飞行冲突的探测与解决的研究工作。文献【l】提出了基于优先权的最优化算法，给每一架飞机赋予不同的优先权，权值高的飞机在不考虑权值低的飞机的情况下选择出自己认为最优的线路，如此类推，其基本的方法是寻找树的最短路。文献【2】应用了遗传算法，并且把飞行过程中影响速度的不确定

7、因素也考虑了进去。文献【3】建立了混合整数规划的数学模型，用改变航向的方法解决飞行冲突。文献[41将Delaunay方法应用于多架飞机之间的自由飞行冲突探测。文献【5】对这些众多的方法作出概括、分类和总结。蚁群算法是基于自然界中蚁群觅食的过程建立起来的，它是由意大利学者DorigoM等提出【6J，最早应用于成功解决旅行商(TSP)问题。在过去短短十多年的时间里，已在组合优化、网络路由、函数优化、数据挖掘、机器人路径规划等领域获得了广泛的应用，取得了较好的效果。本文根据我国空管安全规定，并结合民用飞机的实际情况，对飞行冲突的探测和解决问题

8、进行合理简化I71，将该问题转化为有约束的非线性整数规划问题，建立了相应的数学模型。在参考国内外针对具有组合优化性质的极小化问题的蚁群算法【81·19】的基础上，做了～定程度的改进，并应用该算法对自由飞行条