基于改进的禁忌搜索算法的机场场面优化研究

对跑道和滑行道进行联合优化有助于提高机场现有的硬件与软件资源的使用率,缓解航班延误.首先综合考虑滑行的相关规定以及跑道放行间隔的约束,以所有航空器滑行时间最小为目标函数,构建基于机场基本元素布局的场面滑行道与跑道联合优化模型;其次针对遗传禁忌搜索算法的特点和场面运行实际情况改进了遗传禁忌搜索算法,并以此求解该优化模型;最后以南京禄口国际机场为例,将改进的遗传禁忌搜索算法所得最优解与实际运行数据进行比较验证模型的优化性.

基于禁忌搜索算法的机场场面联合优化模型

针对当今机场场面优化对象仅为某一独立环节的情况,梳理联合优化框架,利用已有的单一环节优化模型,建立了滑行路径规划与停机位分配联合优化模型,并设计了禁忌搜索算法流程,最终降低了航班进离场资源占用时间。将优化模型分别植入空域管理与评估系统(ACES)的空侧容量评估系统中进行仿真分析,结果表明,联合优化模型能够在综合考虑机场运行实际的条件下大幅提升空侧容量,改善机场运行效率与资源配置情况。

大面积延误下离场航空器场面调度优化研究

为缓解由于航空交通容流失衡导致的航班延误和场面拥堵问题,在大面积航班延误情景下,从机场角度出发,考虑滑行时间控制目标,构建基于滑行时间控制的离场航班场面滑行道调度优化模型,设计遗传算法进行仿真验证。结果表明:与基于Dijkstra寻求最短路径的方案相比,航空器总滑行时间降低4.26%,转弯时间降低20.63%,冲突次数显著减少,大部分航空器延误时长降低30 min以上。充分体现了基于遗传算法的调度模型在大面积航班延误下滑行调度的优越性。

基于涟漪扩散算法的航空器滑行路径优化

针对当前机场场面交通拥挤、航班不正常率日益增高的现状,研究了航空器滑行路径优化问题。结合场面运行规则,提出基于真实滑行路径的多目标涟漪扩散算法以优化进离港航班的滑行路径。构建基于冲突解决的场面优化模型,以天津滨海国际机场为例进行20架航班的仿真验证,将通过广播式自动相关监视系统采集的真实路径集合与改进的涟漪扩散算法获得的帕累托最优路径集合进行比较分析。结果表明:与真实路径相比,20架航班的总滑行时间从7107.1s降至6852.1s,减少255s,总完成时间从7153.2s降至6894.1s,减少259.1s,共6架航班的滑行时间得到明显优化。通过案例仿真结果发现,通过改进的涟漪扩散算法得到的帕累托最优滑行路径以符合真实滑行规则为前提,可以有效的优化机场场面滑行路径。

基于全景图像及枪球联动的机场场面监控优化

针对目前机场场面更加广阔复杂的环境,依赖单一视点堆积式的监控已经很难满足现行机场对于机场场面状况掌控的要求。因此,提出一种基于摄像机视频流的全景图像以及枪球联动的局部图像相结合的全方位场面监控,以构建一种角度更广、更细节的监控场景。利用性能优秀的SIFT算法对视频流中的关键帧提取特征点以及使用KNN算法寻找特征匹配,利用RANSAC算法筛选匹配点,再使用基于LM算法的参数优化模型以构建出全景图像。接着,根据枪机坐标系和球机坐标系之间的映射关系解出映射矩阵,在全景图中加入球机监控,以达到枪球联合监控的目的。实验结果证明,该方法能够实时高效地进行机场场面监控。

基于冲突类型差异的航空器场面滑行路径规划

航空器在场面滑行时会遇到追尾冲突、交叉冲突和对头冲突三种冲突类型,遇到不同冲突类型时航空器经历的滑行阶段不同.针对航空器场面滑行冲突特点,构建了航空器场面滑行三种冲突下的运动模型,并以此作为不同冲突类型下的运动约束.考虑以最小滑行时间、燃油消耗,以及污染物排放为优化目标进行场面滑行路径优化.通过对上海浦东机场实验结果表明:提出的方法可以提高滑行时间计算准确率,能够得到兼顾滑行效率和经济环保性的航班滑行路径.