基于协同多任务分配的飞机排班模型与算法

航空公司的航班运行一直存在安全与成本的矛盾:既要严格按规定完成飞机例行检修,优先保障运行安全,又要尽可能提高飞机日利用率,以降低运行成本.为此,研究基于协同多任务分配的飞机排班问题.分析例行检修约束,建立最优化飞机日利用率的数学模型,运用分枝定价算法进行求解.分枝定价算法引入检修节点和虚拟飞机节点的定义,将分配的航班飞...     

智能优化算法在飞机总体设计中的应用

飞机总体设计在飞机的整个设计过程中是非常关键的步骤,在这个过程中,飞机的总体布局和许多重要参数都被确定下来。但是,飞机的总体设计又是一个复杂和艰难的过程,因为涉及到大型系统的有约束的非线性优化问题,用传统优化方法很难得到满意的结果。本文采用了近年来发展很快的几种智能优化算法--遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法、Hopfield神经网络算法解决飞机总体设计优化问题,阐述了各算法的关键步骤及运行过程,并编写了相应的计算程序。通过对各种算法的结果进行比较和讨论,最后的结论是：模拟退火算法最适合求解这类复杂的约束非线性优化问题,禁忌搜索算法和遗传算法次之,Hopfield神经网络算法效果最差,容易陷入局部最优解。     

基于航班延误概率的鲁棒性飞机排班模型

飞机排班是影响航空公司运营成本的一个重要因素,对飞机进行合理排班,既可以最大化地提高飞机的利用率又可以减少航班的延误。首先简略介绍了国外的一些关于飞机排班问题（FSP）的研究方法,并给出关于飞机排班问题的经典模型;其次,在此基础上提出了基于延误概率的鲁棒性飞机排班问题的模型;最后,根据一个航空公司的数据,利用Grover算法的改进算法计算出模型的结果。分析结果表明了该模型及其算法的可行性以及决策的鲁棒性。     

进港飞机调度多目标优化精确算法研究

进港飞机的调度日益成为提高机场终端运作效率的一个重要环节.为了提高机场的运作效率和减少飞机降落延误所带来的损失,对于机场终端多跑道的情形,建立了混合整数0-1规划模型,旨在减少所有跑道的总工作量和最小化航班的总延误成本.为了解决该问题,开发出Epsilon约束算法,可以在几分钟内求解得出进港飞机降落方案的Pareto前沿.并通过实例证明模型的可行性及高效性,对机场终端进港飞机调度和资源的合理利用有一定的指导作用.     

非正常航班管理中的飞机恢复问题研究

航空运输中时常会受到各种因素的干扰,形成非正常航班。非正常航班若得不到及时有效处理,会给航空公司带来巨大损失,因此航空恢复问题显得十分重要。主要针对航空公司飞机恢复问题进行了研究。利用原时刻表,综合考虑航班时间约束、飞机维护约束、机场容量约束和飞机容量约束,并结合航空公司运行实际,建立了飞机恢复模型。模型中对飞机恢复成本进行了细分,并以成本最小为目标函数。为解决该问题,设计了一个启发式算法。通过使用某航空公司的数据,对模型进行了计算,对算法进行了测试。计算结果表明,启发式算法可以较好解决飞机恢复问题,所得该方案能较好地符合航空公司要求。     

基于动态规划的航班着陆调度算法

为了解决机场终端区空中交通流量高速增长造成的进近冲突,合理安排飞机着陆次序,充分利用跑道容量,减少航班延误,提出了一种基于动态规划方法的航班着陆调度算法,算法结合了MPS约束、优化深度限制和时间窗限制约束和其他多项约束,并采用了动态规划的方法来减少计算量。仿真结果表明,算法能满足现实复杂空管条件下的各种限制约束,可应用于实时的ATC自动化系统,并能输出合理可行的排序结果,明显减少航班队列的延误。     

基于干扰模型的机群保障点失效应急重构策略生成方法

舰机适配性设计中的航空保障系统对舰载机群进行使用保障和维修保障的过程中,由于舰船甲板空间不足、备件不足、机务人员不足等原因,导致直升机不能及时得到保障,将这些因素抽象为舰船上保障点不可用。通过考虑舰船上直升机群保障过程中的保障点失效情况,提出一种保障点失效应急重构策略生成方法。建立了保障点失效干扰模型,运用拉格朗日松弛法对模型中保障点数量约束进行松弛,采用次梯度优化算法求解拉格朗日对偶问题,并结合启发式算法给出保障点失效的应急调整方案。最后,以舰载直升机机群任务出动保障作为案例,验证了方法的有效性。     

进场航班双目标调度的鲁棒优化研究

由于天气变化,导致进港飞机降落的处理时间不确定的情况经常发生.因此,需要在受到天气影响,进港飞机在跑道的处理时间不确定时提高跑道的利用率,减少飞机的延误成本.以最小化航班总延误成本和跑道总工作量为优化目标,建立降落飞机的处理时间的鲁棒优化模型,设计出Epsilon约束算法对能够快速得出进港飞机降落方案的Pareto前沿.通过实例证明了模型的可行性及有效性,对机场终端在天气变化时对进港航班的合理调度具有一定的指导作用.     

最大熵分位值估计及其对偶型优化解法

针对经典最大熵分位值估计中拉格朗日系数计算目前存在高度非线性、计算结果精度不高或有时难以收敛等问题,提出了一种对偶型 逐次寻优的方法.基于拉格朗日对偶法,推导建立了含有拉格朗日系数优化函数的对偶表达式;在此基础上,基于样本的概率权重矩约束,提出了逐次寻优算法.针对几种常见的概率分布类型和一种较为复杂的概率分布类型,采用对偶型最大熵方法和经典最大熵方法对其概率累积函数和分位值进行计算对比分析表明:对偶型最大熵分位值估计不仅具有非线性程度低、形式简单,而且对偶型 逐次寻优的方法具有比较高的计算精度,优化迭代的收敛性好等特点.      

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.     

基于遗传模拟退火算法的航班进离场调度

基于航班延误成本构成的复杂性,惩罚航空器单位时间延误成本以区分续航航班与非续航航班,且推导出与航班类型直接相关的续航航班单位时间延误成本表达式。建立了以航班总延误成本及跑道调度时间跨度最小的多目标跑道调度模型,并用遗传模拟退火算法求解模型。以国内某大型机场的两条近距平行跑道调度为例对算法进行验证,实验结果表明,运用遗传模拟退火算法求解多目标跑道调度问题,可显著提高航班延误成本分布的均衡性,且程序收敛性较强,具有很好的实用性。     

考虑优先级的交叉口航班汇聚排序问题研究

为了有效地利用航路资源,减少飞行延误总成本,建立了改进的航路交叉口汇聚排序模型。为加快求解速度,分析了影响航班延误成本的因素,给出了权重赋值表,改进了现有算法,并用FCFS算法与改进算法进行了算例分析。仿真结果表明,改进算法通过对交叉口航班各属性赋权值可有效进行优先等级划分,完成时隙分配和航班排序的快速计算。采用改进给出的优化排序策略可减少延误飞行的总成本,具有一定的实用性。     

Interacting multiple model fixed-lag smoothing algorithm forMarkovian switching systems

We investigate a suboptimal approach to the fixed-lag smoothing problem for Markovian switching systems. A fixed-lag smoothing algorithm is developed by applying the basic Interacting Multiple Model (IMM) approach to a state-augmented system. The computational load is roughly d (the fixed lag) times beyond that of filtering for the original system. In addition, an algorithm that approximates the “fixed-lag” mode probabilities given measurements up to current time is proposed. The algorithm is illustrated via a target tracking simulation example where a significant improvement over the filtering algorithm is achieved at the cost of a time delay (i.e., data up to time k are used to produce the smoothed state estimate at time k-d where the fixed large d>0). the IMM fixed-lag smoothing performance for the given example is comparable to that of an existing IMM fixed-interval smoother. Compared with fixed-interval smoothers, the fixed-lag smoothers can be implemented in real-time with a small delay     

基于航路耦合容量的协同多航路资源分配

针对中国当前航路空域拥挤日益严重的问题,分3个步骤进行解决:第1步,对空域管制单元之间存在的交通流耦合因素进行分析,建立基于空域管制单元耦合因素的航路容量模型;第2步,为反映不同类型航班对计划到达时间变动范围的不同接受程度,定义了航班的延误成本函数和改航成本函数;第3步,在上述两步的基础上,为充分利用可行的航路空域资源...     

地面管制阶段航空器等待策略研究

地面等待策略是空中交通流量管理的主要组成部分,有利于节约飞行成本,提高安全水平。建立了空中交通多目标地面等待策略的整数线性规划模型,模型包括所有航班的总等待时间最短和总等待费用最小两个优化指标,约束条件考虑了指定空域容量的限制和各航班等待时段上限的限制。考虑到该优化问题求解的计算复杂度,应用基于自然法则的模拟退火随机搜索优化算法来解决该问题。数值模拟算例表明了所建立数学模型的正确性和算法的可行性和有效性。     

一种移动卫星网络最小费用切换算法(英文)

For mobile satellite networks, an appropriate handover scheme should be devised to shorten handover delay with optimized application of network resources. By introducing the handover cost model of service, this article proposes a rerouting triggering scheme for path optimization after handover and a new minimum cost handover algorithm for mobile satellite networks. This algorithm ensures the quality of service （QoS） parameters, such as delay, during the handover and minimizes the handover costs. Simulation indicates that this algorithm is superior to other current algorithms in guaranteeing the QoS and decreasing handover costs.     

地面等待和改航策略的流量管理方法

恶劣天气下,过多的地面等待往往造成终端区的拥堵和航班的过分滞留,充分利用航路容量是解决这一问题的途径之一。结合地面延误程序和改航策略,建立了动态不确定性情况下航班起飞时刻和航路选择模型,基于当前的航班计划,通过迭代算法和Dijkstra算法,获得优化的起飞时刻和航路选择。仿真结果表明,结合改航策略后,可提高航路容量的利用率,航班的总体延误可在一定程度上减少。     

多跑道航班进离场动态调度模型与算法

针对民航运输快速发展导致的航班延误频增现象,研究了多跑道航班进离场的动态调度问题。研究时段内航班的总延误成本最小和延误时间均衡为目标,综合考虑根据机型确定的航班进离场调度优先权和管制员负荷,建立多跑道航班进离场调度模型,利用遗传算法对模型进行仿真验证。仿真结果与先到先服务(FCFS)调度方式进行比较,采用遗传算法的航班进离场调度比FCFS的延误成本降低了45.07%,延误时间降低了37.90%,同时有效地均衡了航空公司的延误时间,保障了航空公司的公平性并提高了跑道系统容量,降低了管制员负荷。通过仿真验证了多跑道航班进离场动态调度策略具有较强的优势和可行性。     

基于遗传算法的航空备件费用优化研究

航空备件费用直接影响航空备件保障概率,而备件保障概率又直接影响到备件延误时间,进一步影响到维修保障及装备的战备完好性,因而如何利用好有限的备件费用,得到较大的战备完好率是一个重要的研究课题。本文推导了战备完好率与备件费用之间的函数关系,并利用遗传算法对航空备件优化模型求解进行了阐述。