基于整数规划的终端区空域扇区划分研究

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1、第43卷第5期2013年9月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．43No．5Sep．2013基于整数规划的终端区空域扇区划分研究尹文杰，张兆宁(中国民航大学空中交通管理学院，天津300300)摘要：扇区划分是终端区空域规划的研究内容之一，划分后能覆盖不均匀的交通分布，缓解需求与容量的不平衡，从而提高空域系统的运行效率。将终端区扇区划分作为一个整数规划问题，在约束条件中考虑了间隔规则、飞行路径需求和机场跑道结构的几何约束等，根据最优解来生成终端区扇区。以某终端区算例，验证了整数规划模型的可行性。关键词：终端区；扇区划分；交通分

2、布；整数规戋1j中图分类号：V328文献标识码：A文章编号：1671—654X(2013)05-0041—04AlgorithmBasedonIntegerProgrammingforTerminalAirspaceSectorizationYINWen—jiel，ZHANGZhao—nin92(CollegeofAirTrafficManagement，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，China)Abstract：Sectorizationisoneoftheresearchcontentsoftheterm

3、inalairspaceconfiguration，toaccommo—datetheuneventrafficdistributionandalleviatethedemand—capacityimbalances，therebyimprovingtheoperationefficiencyofairspacesystem，Treatingtheterminalsectorizationasanintegerprogrammingproblem，separationregulations，flightpathrequirementsandstructureofrun

4、waygeometricrestrictionshavebeentakenintoaccountintheconstraints，thenaccordingtotheoptimalsolutiontogenerateterminalairspacesectors，finallyverifythefeasibilityoftheintegerprogrammingmodelbyaterminalareaexample．Keywords：terminalairspace；sectorization；uneventrafficdistribution；integerprog

5、ramming引言未来空域的使用将会更灵活，飞行员和空中交通管制员将会通过协调与合作来更好地处理需求和容量的不平衡，缓解空中交通拥挤。动态空域规划的提出，目标是逐渐将如今的空域转换成一个使用灵活的空域，在保持安全性的前提下，更好地适应交通需求的变化，覆盖不均匀的交通分布⋯。终端区空域由于其自身结构和运行规则的复杂性，常成为空中交通运行的瓶颈，好的终端区规划会提高整个空中交通运行的效率。许多学者对空域规划的方法进行了研究，Brinton和Pledgie拉1提出了基于飞行聚类和计算几何学的空域划分方法；Xue【31提出了使用遗传算法和Voronoi图来实现空域扇区划分；L

6、i和Wang等H。o提出了基于空中航路结构和基于图形算法的动态空域规划；Basu和Mitchell等旧。提出使用几何学方法和平衡管制员工作负荷实现空域扇区划分优化。然而，现在的研究多是专注于空中航路空域，很少专门讨论终端区空域扇区划分，只有Miehalek和Balakrishnan一一叫提出的强对流天气影响下的终端区规划，Wei和Sciandra等¨u提出的基于图形算法的终端区扇区划分。本文将整数规划应用于终端区扇区划分，在约束条件中考虑间隔规则、飞行路径需求和机场跑道结构的几何约束等，然后根据最优解来划分终端区扇区，而以划分后的扇区能包含主要的交通流，覆盖实际交通流

7、的变化的目标。1整数规划模型首先指定终端区空域范围，然后将终端区扇区划分作为一个整数规划问题，再根据解得的最优解来生成终端区扇区。1．1指定终端区空域范围虽然空域本质上是3维的，但是本文为简单起见将终端区扇区划分问题从3维转换为2维。首先指定考虑的终端区空域的范围。通常终端区空域定义是围收稿日期：2013—06—20修订日期：2013—08—05基金项目：国家自然科学基金项目资助(71171190)作者简介：尹文杰(1987一)，男，湖北武汉人，硕士研究生，主要研究方向为空域灵活使用。航空计算技术第43卷第5期绕一个或几个机场的空域，在其中提供进近管