模擬退火遺傳算法在飛行沖突解脫中的應(yīng)用

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1、西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文模擬退火遺傳算法在飛行沖突解脫中的應(yīng)用姓名：裴志剛申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理指導(dǎo)教師：李華星20050101摘要自由飛行條件下的飛行沖突探測(cè)與解脫成為近年來(lái)國(guó)外空中交通管理領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。許多科研人員在這方面作了很多研究并提出幾種方法，其中之一是遺傳算法，另一種是基于計(jì)算兒何的方法。遺傳算法因?yàn)榫哂休^強(qiáng)的魯棒性和并行性而受到關(guān)注，但由于算法本身“易陷入局部極小”的缺陷，影響了優(yōu)化質(zhì)量。為了克服遺傳算法的弊端，提高優(yōu)化設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，本文首次嘗試應(yīng)用模擬退火遺傳算法來(lái)解決飛行沖突。

2、通過(guò)建立簡(jiǎn)化模型，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行分析和討論，發(fā)現(xiàn)模擬退火遺傳算法可以有效地解決飛行沖突。仿真結(jié)果表明，相對(duì)于遺傳算法而言，模擬退火遺傳算法除了具有更強(qiáng)的魯棒性及對(duì)初值更低的敏感度之外，有效地解決了遺傳算法“易陷入局部極小”的問(wèn)題，提高了優(yōu)化的質(zhì)量和效率。關(guān)鍵詞:空中交通管制，模擬退火遺傳算法，流量管理AbstractInrecentyearsflyingconflictdetectionandresolutionbasedontheSafreeflighthotspotinforeignairtrafficmanagemen

3、t.Someresearchersstudythisproblemandfindseveralsolutions.Oneisgeneticalgorithmandtheotherisbasedoncomputationalgeometry.Becauseofitsrobustnessandparallelism,geneticalgorithmisconcerned,butitslimitationmakeoptimizationinefficient.Forimprovingthequalityandefficiencyo

4、foptimization,thesimulatedannealing/geneticalgorithmsisusedtodetectandtosolveflightconflictsinfreeflightforthefirsttime.Thispaperbuildtheoptimizationmodelandanalyzetheparameteratthesametime.Comparedwiththegeneticalgorithm,thesimulatedannealing/geneticalgorithmsismo

5、resuitableforsolvingflightconflicts.words:airtraficcontrol;simulatedannealing/geneticalgorithms;management西北工業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論1.1課題研究背景隨著人類文明的進(jìn)一步發(fā)展，航空運(yùn)輸在整個(gè)交通運(yùn)輸體系中占有越來(lái)越重要的位置。但由于空域資源的有限性，飛行量的大幅增長(zhǎng)使得飛行沖突愈加嚴(yán)重，這不僅限制了航班量的增加，對(duì)現(xiàn)有航班造成了很多延誤，也使得飛行在航線上的飛機(jī)之間的碰撞危險(xiǎn)沖突大大增加。我國(guó)實(shí)行改革開(kāi)

6、放以來(lái)，民用航空運(yùn)輸業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)期。特別是80年代以來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，為我國(guó)航空運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展提供了良好的環(huán)境，航空運(yùn)輸量每年以平均近20%的速度增長(zhǎng)，比全球年平均6%的增長(zhǎng)速度要高出許多。隨著航空運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，空中交通系統(tǒng)面臨著越來(lái)越嚴(yán)重的航線擁擠，并因此造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)為今后的空難事故埋下了隱患。1999年印度一架波音747客機(jī)在升空后不久，與一架小型客機(jī)在空中發(fā)生相撞事故，造成400多人喪生，并導(dǎo)致極大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。在我國(guó)，由于空中交通系統(tǒng)設(shè)備不完善，航路航線設(shè)計(jì)不合理，空中交通管制員和

7、飛行員素質(zhì)不高等問(wèn)題，每年也發(fā)生了一些飛機(jī)空中危險(xiǎn)接近的事故，對(duì)現(xiàn)行民航體系提出了考驗(yàn)，這也使得對(duì)現(xiàn)行空域體系不合理的地方提出改革措施顯得很有必要。為了防止飛機(jī)發(fā)生危險(xiǎn)接近甚至碰撞，國(guó)際民航組織(ICAO)對(duì)飛機(jī)的橫向、縱向和垂直間隔作了明確規(guī)定。這些規(guī)定涉及VFR(目視飛行)、IFR(儀表飛行)、機(jī)場(chǎng)區(qū)域飛行、航線飛行、進(jìn)離場(chǎng)飛行和使用二次雷達(dá)的監(jiān)視飛行等。然而在現(xiàn)實(shí)中，違反這些規(guī)定的現(xiàn)象也不少見(jiàn)，當(dāng)然這其中有儀器儀表精度問(wèn)題、氣象和航線數(shù)據(jù)不準(zhǔn)問(wèn)題，也有管制員和飛行員人為指揮差錯(cuò)和操作失誤等問(wèn)題。但后果卻不尋常，輕則造成

8、危險(xiǎn)接近，重則造成兩機(jī)相撞。如圖1.1,1.2所示資、甲、_一二二二產(chǎn)一--一一一一——'E'l獲sfi}一吮一輔覺(jué)端寬叮圖1.1}機(jī)發(fā)生沖突西北工業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論1.1課題研究背景隨著人類文明的進(jìn)一步發(fā)展，航空運(yùn)輸在整個(gè)交通運(yùn)輸體系中占有越來(lái)越重要的位置。但由于空域