动态恶劣天气下的多目标多机改航路径规划

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1、第35卷第2期2017年4月中国民航大学学报JoURNALoFCⅣILAVIATIONUNⅣERSITYoFCHINAVol_35No．2April2017动态恶劣天气下的多目标多机改航路径规划齐雁楠1，王兴隆1，李庆阳2(1．中国民航大学空中交通管理学院，天津300300；2．中国民航西北空管局培训中心，西安710082)摘要：针对恶劣天气影响多架航空器正常运行的问题，提出了多目标的多机改航路径规划方法。首先构建了基于网格的改航环境，考虑了天气的变化和航空器的运动．建立了转弯次数最少、航迹长度最短、所需空域最小的多目标优化模型，并采用改进遗传算法进行求解

2、。以西安管制空域为实例，用实际数据验证了方法的有效性。结果表明：本文规划的多机改航路径，减少了航班总延误时间，保证了安全间隔且效率较高。关键词：航空运输；改航路径规划；多目标优化；多航空器；动态恶劣天气中图分类号：V355文献标志码：A文章编号：1674—5590(2017)02一0001—04Multi-aircraftreroutingpathplanningunderdynamicsevereweatherconditionQlYannanl，WANGXinglon91，LIQingyanf(1．CollegeofAirn4ficManagement

3、，CAUC,Ti∞巧in300300，China；2．TrainingCentre，ChinaNorthwestATMBureau，Xi’an710082，China)Abstract：Multi——objectivereroutingpathplanningmethodisputforwardtosolvemulti——aircraftdisturbancecausedbysevereweather．Reroutingenvironmentbasedongirdisbuiltatfirst，changesofweatherandaircraftmaneu

4、verareconsidered．Thenmuhi-objectiveoptimizationmodelisproposedwithfewerturn．minimumlengthoftrajectoryandminimumreroutingareaasitstargets．Geneticalgorithmisimprovedtosolvethemodel．Finally，Xi’ancontrolareaisstudiedtoverifythemethodeffectivenesswithactualflightdata．Resultsshowthatthe

5、methodusedtogetmulti—aircrafttrajectoryiseffectivetoreducedelayandcanmeetthedemandsofseparation．Keywordsairtransportation；reroutingpathplanning；multi-objectiveoptimization；multi—aircraft；dynamicsevereWeather通过实施改航策略，实现在恶劣天气下安全、持续飞行，已成为国内外民航领域的研究热点。Krozel等[1]提出了基于可视图和权重的改航路径规划方法；Sr

6、idhar等[21研究了基于多边形的改航路径规划方法；Krozel等[3]研究了基于标准进离场程序的改航路径规划方法；BalenE41将自由飞行的思想应用于航班改航路径规划，提出了基于自由飞行的改航路径规划方法；宋柯[5]在Bertsimas和Patterson建立的针对改航策略数学模型的基础上，应用A术算法在已有航路网络中搜索改航路径；高政等[61对动态空域下的实时改航策略进行研究，并提出了基于椭圆边界的改航路径规划方法；徐肖豪等[7-91考虑了管制规则等多个限制因素，提出了基于人工势场算法的航班改航路径规划方法，实现了改航路径的快速规划。但上述研究只考

7、虑了单航空器、静态天气条件下改航情况，实际运行中天气是变化的，恶劣天气会影响多个航空器的运行。本文采户甘改进遗传算法研究了动态恶劣天气下多目标多架航空器的改航问题。1改航环境构建1．1改航范围为了不影响其他未受影响区域飞行的航空器，改航应尽可能少占用高度层悯。本文改航规划不考虑改变高度，建立适合多航空器改航的基本环境，如图1所示。收稿日期：2016—09—27；修回日期：2016—11一03基金项目：国家自然科学基金项目(61571441，U1333116)；国家重点研发计划(2016YFB0502405)；中央高校基本科研业务费专项(zxHl2012M0

8、02，3122014D036)作者简介：齐雁楠(1981一)，女，