终端区航班排序系统设计与实现

论文摘要

随着我国航空业的快速发展,空中交通的流量持续增加,航班的延误与拥挤的现象越来越严重。特别是在终端区天气等条件比较恶劣的情况下,机场容量减小,造成大量的航班延误。这不仅会造成巨大的经济损失,而且还严重的威胁着飞行安全,大大增加空中交通管制员的负担。空中交通流量管理是解决空中交通拥塞问题的最有效、最经济的手段。作为空中交通流量管理的一种重要的手段,对终端区航班进行优化排序能够让有限的终端区资源能够容纳更多的航班。论文首先系统的讲述了空中交通流量管理的基本知识,其中包括空中交通流量管理的内涵、构成和措施;还概要的介绍了国内外对空中交通流量管理的各种研究以及存在的问题;该章最后对终端区的流量管理进行简要的介绍。论文还详细的描述了遗传算法的概念和特点,介绍了遗传算法的发展和应用领域;简要的叙述了遗传算法的模式以及模式定理。该章最后指出了遗传算法在解决终端区航班排序时所遇到的问题和难点。论文分析了国内外终端区航班排序的各种模型,并且找出这些算法的优点和缺点。并结合我国空域和空中飞行流量发展的实际情况,提出了以时隙分配的终端区航班排序算法为目的,自适应遗传算法为运算过程的模型,解决了多跑道情况下有机场容量限制的终端区航班分配相应的跑道和跑道占用时隙。还对新模型的核心思想、算法、步骤等进行了详细的描述。新模型不但有效的提高了多跑道机场的利用率,增大了机场容量,而且也显著的降低了算法的复杂度。通过仿真实验,将该模型得出的结果与现有管制手段的结果进行对比,初步的证明了新模型的有效性和优化性。论文最后将简要介绍试用于某某空管局的某某机场流量管理系统中,进近排序功能模块的设计与实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题背景
• 1.2 空中交通流量管理
• 1.2.1 空中交通流量管理的概念和内涵
• 1.2.2 我国空中交通流量管理的构成
• 1.2.3 空中交通流量管理的措施
• 1.3 国内外现状及发展趋势
• 1.3.1 国外空中交通流量管理的发展
• 1.3.2 我国空中交通流量管理的发展
• 1.4 终端区流量管理
• 1.4.1 时基的概念
• 1.4.2 扩大终端区的概念
• 1.4.3 国外研究概况
• 1.5 本文主要工作与创新性
• 第二章 遗传算法简介
• 2.1 遗传算法的概要
• 2.2 遗传算法的特点
• 2.3 遗传算法的发展
• 2.4 遗传算法的应用
• 2.5 遗传算法的模式
• 2.5.1 模式的概念
• 2.5.2 模式定理
• 第三章 终端区航班起降调度问题研究
• 3.1 单机场终端区航班起降调度问题的研究
• 3.1.1 终端区航班调度问题研究的历史
• 3.1.2 主要算法介绍
• 3.2 问题的描述
• 3.3 静态模型的建立
• 3.3.1 问题的假设
• 3.3.2 数学表达
• 3.3.3 遗传算子的改进
• 3.3.4 消除冲突并插入空闲时隙
• 3.3.5 自适应遗传算法
• 3.3.6 计算步骤
• 3.4 编程实现
• 3.4.1 航班的数据结构
• 3.4.2 航班流的输入
• 3.4.3 染色体的数据结构
• 3.4.4 算法程序中的关键函数
• 3.4.5 算法程序总体流程图
• 3.5 仿真实验及结果分析
• 3.5.1 仿真参数设置
• 3.5.2 仿真结果及分析
• 第四章 某某机场流量管理系统及其进近排序模块的设计与实现
• 4.1 某某机场流量管理系统简介
• 4.1.1 系统软件/硬件平台
• 4.1.2 系统功能划分
• 4.2 进近排序模块（即终端区排序模块）
• 4.2.1 结构图
• 4.2.2 外部接口
• 4.2.3 模块处理流程
• 第五章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献