飞机起飞调运航路规划方法研究

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1、第27卷第4期计算机仿真2010年4月文章编号：1006—9348(2010)04—0017一04飞机起飞调运航路规划方法研究王宏健，邢芳芳，张家飞(哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：针对飞机从停机位到起飞位的调运航路规划问题。为了规划最优航路，首先采用栅格法建立了飞行场地和飞机的简化模型。根据飞行场地的飞机布列位置，应用蚁群优化算法，规划出所有飞机从停机位到不同的起飞位的调运航路；针对飞机运动时的转角约束条件，利用B样条对规划出的调运航路进行平滑处理。经仿真生成了安全、可行的最短调运航路。仿真结果表明，将蚁群算法和B样条相结合应用于飞机调运航路

2、规划，可以满足飞机运动的约束条件且规划出的结果优化。关键词：飞机；转角约束；调运航路规划；蚁群优化中图分类号：TP273．1文献标识码：AResearchonTake——offPathPlanningMethodofAirplanesWANGHong-jian，XINGFang—fang，ZHANGJia—fei(HarbinEngineeringUniversity，AutomationCollege，Harbin150001)ABSTRACT：Thispaperdiscussesatake—offpathplanningalgorithmforairplanessc

3、hedulinginalimitedregion．Thealgorithmaimsatsolvingtheshortesttake—offpathplanningproblemforairplanes．Itadoptsthesndmethodtosetupthesimplifiedmodelsoflandingfieldandaircraft．Andaccordingtothearrangementoftheaircrafts，itadoptstheantcolonyoptimizationalgorithmtogetthedifferenttake—offpositi

4、ons．ContmposetherestrictionofshortestmovingcomeroftransportingaircraftsB—splineisusedtosmooththeplannedpathsandmakethepathsshortestandsafe．Thesimulationresultsshowthattheplannedpathsareoptimizedandcansatisfythemovingrestrictionofair-craftsbyusingantcolonyoptimizationalgorithmandB—splinem

5、ethod．KEYWoRDS：Aircraft；Comerrestriction；Pathplanning；Antcolonyoptimizationl引言航路规划是指在规划的空间内，寻找运动物体从起始点到目标点，满足某种性能指标和某种约束的最优或次优的运动路线。针对不同的应用领域等提出了很多航路规划的方法‘”-D]，例如几何法[41和可视图法‘51就是路径规划中比较基本的方法。随着航路规划问题的越来越复杂，遗传算法‘61、蚁群算法‘7]【引、模拟退火⋯等人工智能的方法也因此被引入到航路规划问题当中来。本文是针对飞机在飞行场地的调运问题，规划出飞机从停机位到起飞位的调运

6、航路。基于蚁群算法的蚂蚁觅食原则，即通过仿真蚁群中的单个蚂蚁的分工与合作进行寻优，为飞机找到一条优化的航路。对于规划出的航路，利用B样条的凸包性、连续性、局部调整性等特点进行航路的平滑基金项目：黑龙江省博士后科研启动基金(323630221)、哈尔滨市科技创新人才研究专项基金(159040220003)收稿日期：2008～12一16修回日期：2009—02一16处理。2飞行场地建模与飞机模型简化2．1基于栅格法的飞行场地建模采用规则的栅格划分飞行场地的工作空间，以栅格数组形式表示环境，任一个栅格处于两种状态之一：自由空间状态或障碍空间状态，数组中元素为1代表障碍栅格，元

7、素为0代表自由栅格。最短路径是通过搜索这张栅格地图得到的。首先根据飞机的行走范围，选取(0，0)到(150，600)的矩形区域作为飞机航路规划的飞行场地模型范围。每个栅格代表实际场地大小为0．5m×0．5m，飞行场地模型对应的实际环境范围为75m×300m。2．2建立飞机的简化矢量模型由于飞机在二维空间内投影尺寸为7．4m×23．6m，相对于飞行场地模型而言，不能简单地作为一个质点来处理，必须建立相应的飞机矢量模型。因此，本文根据飞机3D实体模型，从空间俯视投影角度，以极坐标形式建立飞机的简化一17一矢量模璎。由于飞机在调度过程中采用折翼