基于人工免疫算法的入港飞机调度管理

针对入港飞机调度管理日益复杂繁重的现状,首先将入港飞机调度管理问题进行分析建模.确立了在满足各机型安全时间间隔条件下的,基于入港飞机总延误时间最小化的调度管理优化目标.然后利用人工免疫算法的优化能力强的特点,提出基于人工免疫算法的入港飞机调度管理方法.再通过仿真实验验证了该方法的可行性和有效性,并对人工免疫算法有效指导飞机入港调度管理的原理进行了分析和总结.     

基于扩展Petri网的飞机装配系统设备调度方法

针对飞机装配过程中设备调度的复杂性,提出了基于扩展Petri网构建设备调度模型的新方法。结合飞机装配的实际特点,论述了模型定义过程和建立方法。该模型以面向对象Petri网表达飞机装配过程,以赋时Petri网将装配过程与辅助设备相关联,利用混合算法以时间和设备利用率为目标对模型进行优化求解。以某模型飞机中机身装配过程为例,应用该方法进行建模并求解,实例应用与分析表明该方法对实际装配设备调度具有较大的指导意义。     

基于Memetic算法的飞机着陆调度优化

以减少等待时间为目标，建立了一种多跑道机场飞机着陆调度模型，并采用Memetic算法对飞机着陆次序和时间进行了仿真优化，最后以浦东国际机场终端区内的实际数据为原型，验证了算法在解决飞机着陆调度优化问题中的可行性和高效性，从而为管制部门运行决策和跑道容量评估提供科学的建议。     

航空母舰舰载机弹药保障作业调度优化算法

针对航空母舰舰载机弹药保障作业高动态、多阶段特性，将柔性流水车间调度方法和群体智能优化理论相结合，提出一种面向舰载机弹药保障作业的调度优化算法。提出将复杂的弹药保障作业调度问题抽象规约为一类考虑工件交货期的柔性流水车间调度问题，引入启发式规则，构建兼顾高效性和可靠性实战要求的弹药保障作业调度数学模型ATSCA。结合弹药保障作业问题特征，设计提出一种基于双层整数编码的贪婪局部搜索遗传算法（GLSGA-DC），改进操作算子和局部搜索算法设计，以最小化弹药保障完成时间为目标对保障模型进行求解。多组仿真结果表明，相比于同类算法，GLSGA-DC算法在Benchmark基准算例和实际弹药转运实例实验中均取得优秀的效果，在求解均值（AVG）、相对偏差（RD）等指标方面均明显占优，验证了ATSCA模型和求解算法在实际弹药保障任务中的有效性和鲁棒性。     

通航维修资源调度分配方法及应用研究

通航维修作业多为跨地域作业且作业时间多具有不确定性,这给通航维修资源的调度带来了一定困难。针对通航维修资源调度是一个典型的离散事件动态系统,结合Petri网模型理论,建立了基于着色和时间的高级Petri网维修资源调度模型,通过该模型用于维修资源的预调度,实现了调度时间预估、可视化调度状态查询。根据预估调度时间结合实际通航维修资源的状况,通过动态规划算法对维修资源进行合理分配,达到了保障飞机持续适航和提高维修资源利用率的目的,为通航维修资源的调度分配提供理论支持和应用参考。     

面向单机相依任务调度的GPU并行蚁群算法

蚁群算法是一种具有高度并行特征的群智能算法,串行实现过程中具有收敛速度慢的特点,在将其应用到相依任务序列的单机调度问题中时,以任务在不同作业序下的完成时间为基础,建立了单机调度问题的TSP模型。以任务完成时间最优化为目的,实现了一种求解相依任务单机调度的改进蚁群算法,并基于GPU对其进行了并行化设计。实验表明该算法能够完成相依任务的调度处理,通过并行化得到了较高的加速比。     

基于时间约束集的多弹道式飞行器避撞发射时间规划

提出了通过调整发射时间解决多弹道式飞行器飞行避撞问题的算法框架,在该框架内针对多弹道式飞行器协同打击时是否发生飞行碰撞提出了检验算法,对于飞行器碰撞规避问题建立发射时间约束集模型,约束集由飞行器间发生碰撞的发射时间间隔约束构成。在该时间约束集的基础上建立以多弹道式飞行器同时打击为优化目标、含有不等于号表达式时间约束的优化问题,并通过"Big-M"法将该问题转化为非线性规划问题的标准形式,再利用序列二次规划(SQP)算法进行求解。该框架将发射时间调整问题转化为最优化规划问题,降低了传统遍历性发射时间调整算法的计算复杂度。基于MATLAB平台环境对所提模型及规划算法进行了仿真,验证了所提算法的合理性与有效性,同时具有较高的计算效率。     

基于最少可用飞机数的航班编组计划

研究了航空公司在运力紧张状况下的航班编组计划问题.首先根据单枢纽航线结构的特点,将航班编组计划问题转化为在枢纽机场的航班节编组问题,然后通过构造描述航班节间衔接关系的传递图,并利用传递图与其对应无向偶图的关系,将需用飞机数最少的航班节编组计划问题转化为求对应无向偶图的最小权最大匹配,从而构造出一个解决运力紧张状况下航班编组计划的多项式算法.最后通过一个算例说明了该算法的应用.     

基于混合遗传算法的航班串优化模型研究

分析了飞机排班调度中航班串的编制优化问题，并针对该问题建立优化模型，模型主要考虑了航班串编制时关于航站衔接的要求及过站时间的限制。同时，为求解所建立的模型，构造了一种基于精英选择策略的自适应遗传算法．通过使用实际航班数据对模型进行仿真研究，证明了模型及算法的可行性、     

基于二维资源管理的多功能雷达任务调度算法

动态孔径分割技术为相控阵雷达针对不同任务灵活分配孔径资源提供了可能,而传统的资源调度方法仅基于单一孔径条件研究了时间资源的优化分配问题。针对雷达搜索、跟踪与成像任务的自适应调度问题,提出了一种基于时间-孔径二维资源管理的雷达资源调度算法。该算法建立了雷达孔径分割条件下的二维资源调度模型,确立了能量资源约束条件;利用基于压缩感知的稀疏孔径逆合成孔径雷达（ISAR）成像技术,使雷达在完成目标搜索和跟踪任务的同时实现对目标的成像;定义了调度算法性能的评价指标。在仿真实验中将该算法与另外2种算法进行对比,验证了所提算法在高度成功率、二维资源利用率与任务并行度这3种性能指标上具有优越性。     

多机场终端区进场交通流优化排序方法研究

为了提高终端区时空资源利用率及空中交通运行效率,综合考虑航班间尾流间隔、航向道安全间隔及定位点管制移交间隔等时间标准的约束,研究了进场交通流在多机场多跑道系统及定位点的排序优化问题,建立了整数线性规划模型,旨在最小化多机场航班的总延迟时间和跑道总调度时长.开发出Epsilon约束精确算法,可以在数分钟内求解出多机场进场交通流排序方案的Pareto前沿.通过仿真实验证明了模型的正确性及算法的有效性.     

基于空闲时间窗和多Agent的A-SMGCS航空器滑行路由规划

先进场面活动引导与控制系统(A-SMGCS)中的航空器滑行路由规划是一个典型NP难题。为解决航空器滑行路由规划的优化性和计算量之间的矛盾,提出一种基于空闲时间窗的路由规划方法,并利用多Agent系统(MAS)进行算法求解。首先,建立滑行资源图以对场面滑行区进行建模。其次,按照航班计划为航空器设置滑行优先级,并按优先级顺序依次规划路由,后规划的路由不破坏已有路由,即利用滑行路段的空闲时间窗进行规划。每次只需为一架航空器规划滑行路由,降低了问题的求解难度;通过搜索空闲时间窗获得路由使场面交通均衡分布,保证了路由规划的整体优化性。分析了空闲时间窗特性,指出空闲时间窗的可达性条件和避免同步资源交换冲突的条件。最后,设计MAS,把建立、维护和搜索空闲时间窗图的复杂集中式求解过程简化为通过路由管理Agent,航空器Agent和资源节点Agent相互协作实现对场面路由规划问题的分布式求解。仿真结果表明,设计的MAS能够快速找到空闲时间窗中的最优解;与固定预选滑行路径算法相比,航空器的平均滑行时间显著减少,最多可以节省19.6%的滑行时间。     

低利用率下民机结构维修间隔确定模型

制定民用飞机结构维修大纲的核心内容之一是确定结构维修间隔,现有的分析模型普遍没有综合考虑民机利用率对维修间隔各指标的影响。以民机在环境损伤下的金属结构维修间隔为研究背景,综合考虑利用率对确定结构维修间隔各个指标的影响,应用K-means算法和AHP （Analytic Hierarchy Process）-熵值法,建立了一种某型国产民机低利用率下金属结构环境损伤维修间隔的确定模型,并通过选取相似机型的典型结构进行了实例验证。分析结果表明：所建模型与飞机利用率匹配关系良好,符合工程实际,在一定程度上解决了国产民机制定维修大纲的过程中,由于缺少运营数据和维修数据而导致维修间隔的确定偏于主观的问题。     

基于最小成本的飞机着陆规划算法

在以往着陆规划中，较少考虑公司的成本。利用航班的成本函数，建立了满足着陆间隔、着陆时间段等约束的着陆规划模型，提出了一种使用局部搜索和线性规划的启发式算法。实例验算表明，所给模型及算法可以在合理的时间内求解大规模规划问题，有效地降低公司成本。     

基于模糊Petri网的维修保障活动可视化建模与仿真研究

介绍了模糊Petri网矩阵推理算法,并对模糊Petri网中的元素进行了抽象定义,同时,为了仿真实现矩阵推理算法,定义了用于存储模型数据和中间计算结果的动态数组,并给出具体代码建模流程图。最后,作为验证实例,应用飞机前轮更换轮胎对该维修保障活动仿真软件进行验证。结果表明,该软件可对该维修保障活动进行建模,即直观清晰地体现出飞机某环节维修保障活动的进程,同时也可以根据相关参数进行分析,将能为在航空系统产品保障效能评估中找出可靠性、维修性、测试性和保障性设计存在的薄弱环节提供技术支持。     

基于隐身的三维航迹规划研究

为提高飞行器对地攻击效能,必须对其三维航迹规划技术进行研究。考虑到威胁并非不可穿越,建立了间歇式暴露模型;通过考虑飞行器姿态变化对暴露范围的影响,建立了飞行器战术隐身模型;对传统稀疏A*算法进行了改进,有效提高了规划速度,在此基础上提出了具有实时规划能力的分步规划算法,并给出了解决在线重规划的方法;最后,在真实地形下进行了仿真验证,仿真结果证明了所建模型及算法的有效性和实用性。     

Optimization of fixed aviation support resource station configuration for aircraft carrier based on aircraft dispatch mission scheduling

Before the dispatch of the carrier-based aircraft, a series of pre-flight preparation operations need to be completed on the flight deck. Flight deck fixed aviation support resource station configuration has an important impact on operation efficiency and sortie rate. However, the resource station configuration is determined during the aircraft carrier design phase and is rarely modified as required, which may not be suitable for some pre-flight preparation missions. In order to solve the above defects, the joint optimization of flight deck resource station configuration and aircraft carrier pre-flight preparation scheduling is studied in this paper, which is formulated as a two-tier optimization decision-making framework. An improved variable neighborhood search algorithm with four original neighborhood structures is presented. Dispatch mission experiment and algorithm performance comparison experiment are carried out in the computational experiment section. The correlation between the pre-flight preparation time (makespan) and flight deck cabin occupancy percentage is given, and advantages of the proposed algorithm in solving the mathematical model are verified.     

Exploring mission planning method for a team of carrier aircraft launching

High-level efficiency and safety are of great significance for improving the fighting capability of an aircraft carrier. One way to enhance efficiency and safety level is to organize the carrier aircraft into combat effectively. This paper studies the mission planning problem for a team of carrier aircraft launching, and a novel distributed mission planning architecture is proposed. The architecture is hierarchical and is comprised of four levels, namely, the input level, the coordination level,the path planning level and the execution level. Realistic constraints in each level of the distributed architecture, such as the vortex flow effect, the crowd effect and the motion of aircraft, are considered in the model. To solve this problem, a distributed path planning algorithm based on the asynchronous planning strategy is developed. The proposed Mission Planning Approach for Carrier Aircraft Launching(MPACAL) is validated using the setups of the Nimitz-class aircraft carrier.Compared to the isolated planning architecture and the centralized planning architecture, the proposed distributed planning architecture has advantages in coordinating the launch tasks not only belonging to the same catapult but also when all different catapults are considered. The proposed MPACAL provides a modeling method for the flight deck operation on aircraft carrier.     

资源受限条件下的离港航班停机位分配优化模型

停机位作为机场的重要资源,优化停机位分配策略,实现更优的航班运行效率和旅客满意度已成为研究的重中之重。针对研究牵引车、管制员等资源受限条件下的停机位分配问题,首先以航空器延误时间最少、靠桥数最大为目标,并将靠桥数最大转化为不靠桥数最小,建立停机位分配优化模型,采用启发式算法进行求解;其次搭建场面仿真模型以验证算法的可靠性;最后通过北京大兴国际机场进行实例验证。结果表明：相较于机场实际运行情况,本文所建立的停机位分配优化模型使航空器延误降低25.5%、靠桥率提升8.8%,本文所提出的停机位分配策略可以在资源受限条件下实现场面延误和靠桥率的优化。     

基于粒子群优化算法的飞机维修计划编制优化

针对国内航空公司的维修生产管理,分析了维修计划的编制流程,建立了相应的整数规划数学模型,该模型采用维修停场损失、维修加班费用和维修外包费用的和作为目标函数,可用于混合机型机队的定检维修计划的制定。同时分析研究了粒子群优化算法,并采用该算法对模型进行求解。数据仿真结果表明,建立的模型和求解算法切实可行。