法在解決空中交通飛行沖突中的應(yīng)用

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1、萬方數(shù)據(jù)蟻群算法在解決空中交通飛行沖突中的應(yīng)用郭茜1聶潤兔1王超中國民航大學(xué)，空中交通管理學(xué)院，天津300300摘要：本文主要研究了蟻群算法在解決空中交通沖突問題中的應(yīng)用．首先對空中交通沖突解決問題的研究背景以及研究現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)的概述，隨后建立了相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，將空中交通飛行沖突問題轉(zhuǎn)化為有約束的非線性整數(shù)規(guī)劃問題，并設(shè)計了基于蟻群算法的求解思路。最后的仿真計算證明該方法在較短時間內(nèi)能提供多種不同的有效的沖突解決方案．關(guān)鍵詞：空中交通管理；沖突解決；蟻群算法；有約束非線性整數(shù)規(guī)劃中圖分類號：v355．2文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672

2、—4747(2009)02一0116-05AplicationofAntColonyAlgorithmtoAircraftConflictResolutionGUOQianlNIERun．tulWANGcha01CollegeofAirTrafficManagement，CivilAviationUniversityofChina，Tianjin300300，ChinaAbstract：ThiSpapermainlyfocusesontheapplicationofAntColonyA190rithin(ACA)toairtraffiC

3、conflictresolutionproblem．FirstlY，thebackgroundoftheconflictdetectionandresearchsituationintheworldiSsystematicallyintroduced．Then，amathematicmodelwhichtransformsairtraffiCconflictresolutionproblemintoaconstrainednonlinearintegeroptimizationproblemwasestablished。andasolV

4、ingprocessbasedonACAwasdesigned．FinallY，thepaperundertookasimulatingcomputationofthealgorithmandshowedthatthiSmethodiSfeasibleasitcangivemanydifferenteffectivesolutionsforagivenprobleminashortamountoftime．收稿日期：2008．04．14基金項目；天津市科技支撐計劃重點項目“面向新一代的卒管自動化應(yīng)用模擬系統(tǒng)”，編號07ZCKFGX016

5、00。作者簡介：郭酋(1975一)，女，河南南陽人，中國民航人學(xué)宅中交通管理學(xué)院碩七。萬方數(shù)據(jù)蟻群算法在解決守中交通飛行沖突中的心用郭藺等I_IImIllIKeywords：Airtraffiemanagement，conflictresolution，antcolonyalgorithm，constrainednonlinearintegerprogrammingproblem0引言隨著空中交通需求的不斷增長，空中交通系統(tǒng)面臨著越來越嚴(yán)重的航線擁擠，空域系統(tǒng)的容量已逐漸成為一個被嚴(yán)重關(guān)注的問題。從20世紀(jì)90年代開始，美國等一些航空業(yè)

6、發(fā)達國家提出“自由飛行(Freeflight)”的概念，即在開放的天空中，飛機速度和所飛的路徑由飛行員自己決定。自由飛行為解決空中航路擁擠的局面，更高效地利用空間資源開辟了另外一條新的道路。飛行沖突探測與解決是自由飛行的關(guān)鍵問題，世界各國的研究者們做了大量的有關(guān)自由飛行情況下飛行沖突的探測與解決的研究工作。文獻【l】提出了基于優(yōu)先權(quán)的最優(yōu)化算法，給每一架飛機賦予不同的優(yōu)先權(quán)，權(quán)值高的飛機在不考慮權(quán)值低的飛機的情況下選擇出自己認(rèn)為最優(yōu)的線路，如此類推，其基本的方法是尋找樹的最短路。文獻【2】應(yīng)用了遺傳算法，并且把飛行過程中影響速度的不確定

7、因素也考慮了進去。文獻【3】建立了混合整數(shù)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，用改變航向的方法解決飛行沖突。文獻[41將Delaunay方法應(yīng)用于多架飛機之間的自由飛行沖突探測。文獻【5】對這些眾多的方法作出概括、分類和總結(jié)。蟻群算法是基于自然界中蟻群覓食的過程建立起來的，它是由意大利學(xué)者DorigoM等提出【6J，最早應(yīng)用于成功解決旅行商(TSP)問題。在過去短短十多年的時間里，已在組合優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)路由、函數(shù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)挖掘、機器人路徑規(guī)劃等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，取得了較好的效果。本文根據(jù)我國空管安全規(guī)定，并結(jié)合民用飛機的實際情況，對飛行沖突的探測和解決問題

8、進行合理簡化I71，將該問題轉(zhuǎn)化為有約束的非線性整數(shù)規(guī)劃問題，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。在參考國內(nèi)外針對具有組合優(yōu)化性質(zhì)的極小化問題的蟻群算法【81·19】的基礎(chǔ)上，做了～定程度的改進，并應(yīng)用該算法對自由飛行條