一种基于人工鱼群算法的航班离场问题研究-论文.pdf

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1、＼＼＼、三文章编号：1007—1423(2014)20—0010—06DOI：10．3969／j．issn．1007—1423．2014．20．002一种基于人工鱼群算法的航班离场问题研究张杰(四川大学计算机学院，成都610065)摘要：研究基于人工鱼群算法的航班离场序列问题，并通过仿真二维机场场面．实现基于鱼群算法的航班在二维机场场面的离场顺序仿真效果。对现代国内外机场管制系统的特点进行研究分析，并综合国外先进机场管制系统的优点．结合国内的具体特点；分析人工鱼群算法在航班离场序列中应用的算法流程；给出研究的初步效果以及仿真模拟图。通过仿真实验可知，在二维机场场面上可以比较直观地观

2、察出人工鱼群算法在航班离场顺序上应用的效果。并且为接下来研究决策系统做铺垫关键词：人工鱼群算法；离场序列；空中交通管制；仿真模拟；场面管制0引言在的问题：最后要根据机场数据模拟机场一天或者一周的运作情况．记录模拟系统中存在的问题并加以改随着航空运输业的快速发展．空中交通流量管理进和优化。航班离场排序是TSP(旅行商问题)问题的(ATFM)的重要性也不断地增加。在一些繁忙机场．资变种．并且航班离场序列问题一直是航空管制系统中源受到限制，航班延误和拥塞现象越来越严重。因此，的一个关键问题：人工鱼群算法是一种解决1’sP问题不仅对航空公司产生了巨大的经济损失．而且也给航的优化算法，具有较

3、快的收敛速度．适用于解决实时性空运输业带来了严重风险。因此，提高机场场面管制能要求高的问题．对于一些精度要求不高的场合．可以快力势在必行．特别是航班进离场管理方面速得到一个可行解．不需要问题的严格机理模型．甚至近年来，针对机场管制系统．国内外学者以及研究不需要问题的精确描述．应用范围得以延伸【砌。因此本机构提出了一些创新思想和改进方法例如针对航班文主要利用人工鱼群算法解决航班离场排序问题．为进离场排序问题的一些改进算法：基因表达式编程[1]、了验证算法的正确性以及更加直观地观察排序后航班蚁群算法[21、人工鱼群算法[31、受限的多目标演化算法[41、的起飞过程，模拟机场管制系统是必

4、要的。同时．通过滚动时域与克隆选择算法[51、基于滚动时域的遗传算法模拟航班在机场场面上的离场问题．找出现有管制系[句以及基于元胞自动机的实时着陆算法同等：针对机场统的不足之处．为管制系统的改进和升级以及未来智场面管制系统的研究：塔台管制模拟系统研究[81、机场能决策系统的研究做铺垫．从而提高机场以及航空运场面管制模拟系统研究凹等虽然这些研究取得了一些输业的效率成果，但是并没有从根本上解决问题。所以。为了能够有效地解决这些问题．首先必须对机场管制系统要熟1机场场面仿真模拟系统工作原理悉．管制系统是一个机场的核心．对机场航班的调度以机场场面仿真模拟系统主要包括：(1)发报终端及管制人

5、员的指挥有着重要意义：其次要根据研究情(发送原始报文)；(2)报文解析程序(接受发报终端发况模拟出机场管制系统．因为只有模拟出管制系统才送的报文并进行解析处理)；(3)计划生成程序(接受由能更加深入地去研究如何改善以及从哪些方面改善存①现代计算机2014．07中三／／／报文解析程序解析出的正确报文．并根据接收到的正息。确报文生成相应的飞行计划信息)：(5)管制员席位(管(3)场面航班显示，生成的飞行计划信息通过网络制员通过管制员席位对机场航班进行管制)；(6)机场发送至机场场面显示程序后．则会在机场相应位置显场面显示程序(二维机场场面显示程序，模拟某机场的示出航班．并且系统会生成一

6、个与此航班对应的ID．后二维平面显示．通过机场场面可以观察航班的离场情面管制员在控制航班的状态时．根据此ID控制对应的况)本文提出的人工鱼群算法主要应用在机场场面显航班。示模块机场场面接收到相应航班的飞行计划后．人工(4)管制员控制，管制员通过发送相应的控制指鱼群算法对接收到的航班进行排序．排序后的航班会令，例如滑行、起飞、落地等机场航班的状态。由于目前显示在机场场面相应的停机位。管制员通过管制员席是模拟机场管制环境．所以在控制航班状态的过程中．位可以发送控制命令对机场场面上的航班进行控制系统以发送ARR、DEP等报文表示相应的控制信息，机场场面仿真模拟系统的流程图如图1所示将控制

7、信息发送至对应的航班ID．即可控制对应航班的状态发报终端发送原始2人工鱼群算法原理撮_艾本文选择机场为双跑道机场双跑道上实现航班上发送控制命令调度主要考虑跑道的负载平衡问题人工鱼数目主要报文解析＆生成飞是可行解的数目。在迭代的过程中，人工鱼(可行解)会行划令正进行随机、觅食、聚群以及追尾行为，通过这些行为人工鱼会向最优解收敛，并且公告板(Bulletin)记录着每次迭代过程中的最优解．这样．当达到迭代终止条件以后(前后两次迭代产生的食物浓度相差小于门限值．食物浓度表示