三维战术训练空域规划方法研究

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1、三维战术训练空域规划方法研究马嘉呈姚登凯赵顾颢空军工程大学空管领航学院三维战术训练空域规划是对空域的合理规划利用，人工排样已经无法保证空域的安全有效利用，寻找高效快速的算法对于提高空域利用率和训练效率具有重要意义。通过对空域规划的理论研究，结合空域特性，将整个空域划分为立方体单元，构建相应的训练空域规划模型;在此基础之上，利用改进的遗传算法来寻求最优方案，剔除了大量不可行解;通过实例仿真验证该空域规划模型的合理性和有效性。结果表明：该空域模型是合理和有效的，提高了空域规划的速度和准确度。关键词：三维战术训练;窄域安全;窄域

2、规划;遗传算法;排样优化;主耍研究方向：空域与流量管理。主要研宄方向：空域管理。主要研宂方向：空域管理和量子密匙等。基金：国家社会科学基金军事学项B(16GJ004-264)ResearchonPlanningMethodsof3DTacticalTrainingAirspaceMaJiachengYaoDengkaiZhaoGuhaoCollegeofAirTrafficControlandNavigation,AirForceEngineeringUniversity;Abstract：Theplanningof3Dt

3、acticaltrainingairspaceistomakegooduseofairspace.Artificialnestingcannotguaranteetheefficientandsafeuseofairspace,soitisofimportantsignificancetofindanefficientandfastalgorithmtoimprovetheefficiencyofairspaceutilizationandtraining.Throughthetheoreticalresearchofai

4、rspaceplanningandconsideringtheattributesofairspace,theairspaceisdividedintoseveralcubicalunits,basedonwhichthetrainingairspaceplanningmodelisconstructed.Animprovedgeneticalgorithmisappliedtofindtheoptimalsolution,whilealotofinfeasiblesolutionsarediscarded.Intheen

5、d，asimulationisperformedtotestthefeasibilityandeffectivenessofthemodelproposed.Resultsshowthattheairspacemodelcanimprovetheefficiencyandaccuracyofairspaceplanning,anditisreasonableandeffective.Keyword：3Dtacticaltraining;airspacesafety;airspaceplanning;geneticalgor

6、ithm;layoutoptimization;0引言随着我国空军军事训练转型的推进，军事训练时间、战术训练比重不断提高，多兵机种合练、体系对抗己成常态，对空域等资源需求逐年增加。同时我国民用航空运输业进入持续快速发展的新阶段，对空域的需求也円益迫切。因此，合理安全利用航空兵战术训练空域，既有利于充分发挥我军主战装备的优势，乂有利于空域结构的合理优化，有效缓解军民航空域需求矛盾问题。三维战术训练空域规划是对航空兵战术训练所需空域的集屮规划，是指根据训练科目的不同要求，将一系列大小各异的空域块在作战责任区内进行排放，各个空域

7、块之间互不重叠，寻求能使空域利用率最大的规划方案。从理论上看，此问题类似于三维排样问题，是典型的NP-Hard问题U1。目前，对于二维排样问题，已有许多方法解决该问题，例如人工神经网络算法［2-3］、遗传算法［4-5］、蚁群算法［6-7］等。利用启发式排样算法和人工智能算法的组合算法已成为解决此类问题的重点研宄方向。但三维排样问题由于复杂性和高难度，研宄较少［8-9］。国外，一般采用物体组合的启发式算法［10］,但其无法处理多约束问题。并且在解决大规模的规划问题时，会导致爆炸组合，出现时间灾难问题，无法对其进行合理的规划。

8、同时，由于空域自身的独特性，其规划问题也不同于排样问题。规划时需要考虑维数、形状等因素，计算复杂度极高。0前，训练空域的规划主要是依靠参谋人员的经验进行人为地规划，从而导致空域的利用率较低，且无法保证空域的安全运行。在解决此类问题的过程中，主耍存在以下困难:利用穷举法在空域块较多时出现“组合爆炸”，无法