飞机场面滑行过程仿真与冲突检测

论文摘要

民航航班和客运量的猛增使得机场拥堵现象严重,导致机场地面滑行网络效率降低,同时也存在潜在危险,如何更加有效的利用现有机场设施来满足日益增长的航空运输需求成为一个重要的研究课题。对飞机在场面滑行过程仿真与冲突检测是探讨如何有效利用机场设施的一个重要手段。本文从这一实际需求出发,对飞机在机场地面的滑行仿真进行了详细研究,主要包括以下几个方面:首先,详细介绍了本文的课题背景、意义及民航机场相关的基本知识。其次,深入研究了遗传算法基本理论和其在解决优化问题上的优缺点,对遗传算法和常规Dijkstra算法在解决路径寻找问题上各自的优势进行比较,并详细研究了飞机地面安全滑行问题。在分析飞机场面的运行过程与典型滑行冲突的基础上,首次提出了新的路径选择算法,并建立了具有三滑行冲突约束的飞机滑行路径选择数学模型。最后,以双流机场为例分别采用遗传算法数学模型和最短路径算法Dijkstra数学模型进行路径优化matlab仿真求解并对各自的结果进行了冲突检测。结果表明,在航班量不是很大的时候两种算法所得结果基本相同,并且两算法的结果都没有冲突发生;但在航班量比较大时候,特别是在繁忙时间段,遗传算法的结果没有冲突,但Dijkstra算法计算结果就会出现冲突现象,验证了遗传算法的有效性。同时通过分析路径结果发现了双流机场指廊结构设计缺陷,对其今后在进行机位分配时,应同时考虑滑行路径分配问题,以减小在指廊处的出现冲突的几率,挺高机场运营效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 背景及意义
• 1.2 国内外相关领域研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 机场网络功能结构和运行规则介绍
• 2.1 机场网络结构
• 2.1.1 机场整体系统介绍
• 2.1.2 机场地面交通运行网络
• 2.1.3 机场地面交通运行网络组成
• 2.1.4 机场地面交通运行网络描述
• 2.1.5 机场地面交通运行网络特点
• 2.2 机场地面运行管制规则
• 2.3 飞行区运行的影响因素
• 第三章 飞机场面滑行过程及数学描述
• 3.1 飞机场面滑行过程
• 3.2 滑行冲突介绍
• 3.3 飞机滑行问题数学描述
• 3.3.1 数学描述及参数符号的定义
• 3.3.2 冲突限制数学描述
• 3.4 目标函数的分析与数学描述
• 第四章 算法比较与实现
• 4.1 最短路径算法
• 4.1.1 最短路的定义
• 4.1.2 Dijkstra算法基本步骤
• 4.2 遗传算法
• 4.2.1 遗传算法基本原理
• 4.2.2 遗传算法相关概念
• 4.2.3 遗传算法基本步骤
• 4.2.4 遗传算法基本特点
• 4.3 研究问题的遗传算法求解实现
• 4.4 遗传算法设计
• 4.4.1 染色体编码和初始种群建立
• 4.4.2 适应度函数
• 4.4.3 选择、交叉、变异设计
• 4.4.4 算法结束条件
• 4.4.5 算法的基本步骤
• 第五章 算法测试及性能分析
• 5.1 问题分析及参数设置
• 5.2 算法的程序编制和测试方案
• 5.2.1 空闲时段航班流量不大时求解和冲突探测
• 5.2.2 高峰时段航班流量大时求解和冲突探测
• 5.2.3 有延误航班时航班二次路径分配问题
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文