模拟退火遗传算法在飞行冲突解脱中的应用

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1、西北工业大学硕士学位论文模拟退火遗传算法在飞行冲突解脱中的应用姓名：裴志刚申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理指导教师：李华星20050101摘要自由飞行条件下的飞行冲突探测与解脱成为近年来国外空中交通管理领域的一个研究热点。许多科研人员在这方面作了很多研究并提出几种方法，其中之一是遗传算法，另一种是基于计算儿何的方法。遗传算法因为具有较强的鲁棒性和并行性而受到关注，但由于算法本身“易陷入局部极小”的缺陷，影响了优化质量。为了克服遗传算法的弊端，提高优化设计的质量和效率，本文首次尝试应用模拟退火遗传算法来解决飞行冲突。

2、通过建立简化模型，对模型参数进行分析和讨论，发现模拟退火遗传算法可以有效地解决飞行冲突。仿真结果表明，相对于遗传算法而言，模拟退火遗传算法除了具有更强的鲁棒性及对初值更低的敏感度之外，有效地解决了遗传算法“易陷入局部极小”的问题，提高了优化的质量和效率。关键词:空中交通管制，模拟退火遗传算法，流量管理AbstractInrecentyearsflyingconflictdetectionandresolutionbasedontheSafreeflighthotspotinforeignairtrafficmanagemen

3、t.Someresearchersstudythisproblemandfindseveralsolutions.Oneisgeneticalgorithmandtheotherisbasedoncomputationalgeometry.Becauseofitsrobustnessandparallelism,geneticalgorithmisconcerned,butitslimitationmakeoptimizationinefficient.Forimprovingthequalityandefficiencyo

4、foptimization,thesimulatedannealing/geneticalgorithmsisusedtodetectandtosolveflightconflictsinfreeflightforthefirsttime.Thispaperbuildtheoptimizationmodelandanalyzetheparameteratthesametime.Comparedwiththegeneticalgorithm,thesimulatedannealing/geneticalgorithmsismo

5、resuitableforsolvingflightconflicts.words:airtraficcontrol;simulatedannealing/geneticalgorithms;management西北工业大学硕十学位论文第一章绪论第一章绪论1.1课题研究背景随着人类文明的进一步发展，航空运输在整个交通运输体系中占有越来越重要的位置。但由于空域资源的有限性，飞行量的大幅增长使得飞行冲突愈加严重，这不仅限制了航班量的增加，对现有航班造成了很多延误，也使得飞行在航线上的飞机之间的碰撞危险冲突大大增加。我国实行改革开

6、放以来，民用航空运输业进入高速发展的时期。特别是80年代以来，中国经济的高速增长，为我国航空运输事业的发展提供了良好的环境，航空运输量每年以平均近20%的速度增长，比全球年平均6%的增长速度要高出许多。随着航空运输的不断发展，空中交通系统面临着越来越严重的航线拥挤，并因此造成了巨大的经济损失，同时为今后的空难事故埋下了隐患。1999年印度一架波音747客机在升空后不久，与一架小型客机在空中发生相撞事故，造成400多人丧生，并导致极大的经济损失和社会影响。在我国，由于空中交通系统设备不完善，航路航线设计不合理，空中交通管制员和

7、飞行员素质不高等问题，每年也发生了一些飞机空中危险接近的事故，对现行民航体系提出了考验，这也使得对现行空域体系不合理的地方提出改革措施显得很有必要。为了防止飞机发生危险接近甚至碰撞，国际民航组织(ICAO)对飞机的横向、纵向和垂直间隔作了明确规定。这些规定涉及VFR(目视飞行)、IFR(仪表飞行)、机场区域飞行、航线飞行、进离场飞行和使用二次雷达的监视飞行等。然而在现实中，违反这些规定的现象也不少见，当然这其中有仪器仪表精度问题、气象和航线数据不准问题，也有管制员和飞行员人为指挥差错和操作失误等问题。但后果却不寻常，轻则造成

8、危险接近，重则造成两机相撞。如图1.1,1.2所示资、甲、_一二二二产一--一一一一——'E'l获sfi}一吮一辅觉端宽叮图1.1}机发生冲突西北工业大学硕十学位论文第一章绪论第一章绪论1.1课题研究背景随着人类文明的进一步发展，航空运输在整个交通运输体系中占有越来越重要的位置。但由于空域