探索飞机起飞调运航路规划、调度与仿真研究

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1、分类号密级编号工学硕士学位论文硕士研究生：指导教师：学科、专业：学位论文主审人：李情王宏健教授交通信息工程及控制程绍武副教授哈东滨工程大学2009年3月飞机起飞调运航路规划、调度与仿真研究摘要本课题以大型船舶系统仿真技术研究为背景，针对特定区域内以最短时间完成批量飞机的起飞调度任务，深入开展了飞机航路规划、并行调度和视景仿真方法研究。在飞机的起飞航路规划方面，基于栅格法建立了规划区域的环境模型和简化的飞机模型。基于蚁群优化原理研究了特定区域内飞机航路规划方法，设计了伪随机选择概率、距离和角度相结合的启发式因子、全局信息素更新准则和

2、局部信息素更新策略，实现了飞机到多起飞点的航路规划，且满足飞机运动转弯半径约束条件；并采用五点三次平滑法对规划航路进行了平滑处理。在飞机的起飞调度方面，基于模拟退火原理完成了飞机的静态调度，得到了批量飞机面向多起飞点的并行优化时间调度方案。针对静态调度中所存在的不同调度队列飞机碰撞冲突的问题，分别设计了基于优先级的动态调度策略和基于速度调整的动态调度策略来加以解决；提出了飞机提前调度策略，进一步提高了批量飞机的调度效率，节省了飞机等待时间。本文完成了飞机三维视景仿真研究，基于Multigen-Creator建立了飞机实体模型、特定

3、环境模型，基于Vega和MicrosoftVisualC++．Net开发了具有多视点观察模式的三维视景仿真驱动软件，通过调入飞机航路规划和起飞调度方案，以形象、直观的科学试验方法验证航路规划、并行调度研究方法的有效性和可行性。本文的研究成果可以保证批量飞机在特定区域内以优化的航路和时间调度序列完成全部起飞任务，且满足飞机运动约束，既实现了面向多起飞点的作业负载均衡，又实现了飞机调度的经济性(航路、时间)、安全性和高效性，极大地提高了批量飞机的作业效能。上述成果为飞机综合指挥与实时决策提供了科学的理论依据和技术基础。关键词：飞机；航

4、路规划；调度；蚁群优化；模拟退火；视景仿真；哈尔滨下稃人学硕十学位论文AbstractOnthebackgroundofbigshipsimulationsystem，thedissertationdeeplyresearchthemethodsofpathplanning，parallelschedulingandvisualsimulatingforairplanesaccordingtothetaskrequestwhichisrequiredtoscheduleallairplanestotakeoffwithinasho

5、rtesttimeinthespecificarea．Inordertosolvetheproblemoftake·offpathplanning，tobeginwith,themodelofschedulingcircumstanceissetupbasedongridmethodandtheentitymodelofairplaneissimplifiedwithpentagon．Additionally,thepathplanningmethodofairplanesinthespecificareaisimplemente

6、donthebasisoftheprincipleofAntColonyOptimization(inshort,ACO)，andsomestrategiesandrolesaredesigned,includingpseudo—randomselectstrategy,heuristicfactorcombinedwithdistanceandangle，globalpheromoneupdatingroleandlocalpheromoneupdatingstrategy．Withtheoptimizedprocess，som

7、eplannedpathsfromthelandingpointstothreetake—offpointsaregeneratedforeachairplanewhicharesatisfiedtheturningradiuslimitationforairplane．Finally,theplannedpathsaresmoothedbyadoptedthefive—spottriplesmoothingalgorithm．Inordertogetalloptimizedtime—scheduleseriesusedforth

8、eairplanes’takingoffprocess，astaticschedulealgorithmisdesignedbasedontheprincipleofSimulatedAnnealing(inshort，SA)．Becauseiti