[發明專利]基于改進蟻群算法的終端區進離場航線網絡三維優化方法

有效

• 申請號: 201310423817.5
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103473956A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 王超;王飛;劉宏志;張召悅;賀超男
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G06Q10/04
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術領域

本發明涉及空域規劃領域，特別涉及一種基于改進蟻群算法的終端區進離場航線網絡三維優化方法，應用本方法可以優化出滿足安全、經濟等多目標要求的自動化進離場航線。

背景技術

終端區進離場航線及其構成的網絡是聯系機場與航路的紐帶。結構良好的航線網絡可以從根本上減少飛行沖突，縮短飛行里程，從而提高安全裕度，降低航空器運行成本。目前，國內終端區進離場航線均采用人工設計方法，不但設計效率較低，且設計方案合理性缺乏科學驗證，很難兼顧安全性和經濟性等相互沖突的設計目標。研究滿足安全、經濟等多目標要求的自動化進離場航線優化方法具有非常重要的意義。

終端區進離場航線網絡優化的基礎是三維空間的路徑規劃問題。雖然目前針對路徑規劃問題取得一定的研究成果，主要方法包括Voronoi圖，粒子群算法，A*算法，遺傳算法，人工神經網絡算法，進化算法等。但是以往研究大多集中在二維空間路徑規劃方面，而三維的路徑規劃方法搜索空間大，且隨著航線優化數量增多，運行時間成指數增長，運行效率降低。

考慮到現有終端區空域條件現狀，尚缺少一種快速、有效、實用的進離場航線網絡三維優化方法。

發明內容

鑒于現有技術領域的不足，本發明的目的在于，提供一種終端區進離場航線網絡三維優化方法，該方法基于改進蟻群算法來實現進離場航線網絡的優化設計，以求快速、有效的優化出終端區進離場航線三維網絡。?

本發明是這樣實現的，一種基于改進蟻群算法的終端區進離場航線網絡三維優化方法，通過計算機系統輔助實現，所述計算機系統主要由客戶端/服務器（C/S）模式構成，計算機系統包括空域導航數據庫、空域建模子系統、飛行計劃編制子系統和顯示與交互模塊，其特征在于，計算機系統中還包括運行在一個客戶端的進離場航線網絡優化子系統，用作終端區進離場航線網絡三維優化方法的實現平臺；?

所述進離場航線網絡優化子系統包括可視圖模塊、獨立航線優化模塊和航線網絡優化模塊；

可視圖模塊是根據終端空域內終端管制區、高大限制空域特征有效地劃分終端空域網格，建立可視圖模型；

獨立航線優化模塊是應用Dijstra算法構建航線初始解，利用改進蟻群算法優化出滿足安全性與經濟性的獨立航線；

航線網絡優化模塊是在獨立航線優化模塊基礎上，考慮航線交通流量與交叉航線垂直安全間隔，提出次序優化方法，實現終端區內多條航線網絡的優化設計；

所述終端區進離場航線網絡三維優化方法，包括如下步驟：

步驟1：在空域建模子系統中輸入終端管制區數據，進/離場航線優化起止點，跑道，機場基準點，限制空域數據；

步驟2：在進離場航線網絡優化子系統的可視圖模塊中，以高大限制區頂點為起點，終端管制空域G為邊界，將終端區空域劃設為由MAKLINK線構成的網格圖；

高大限制區是指水平范圍為凸多邊形，垂直范圍從地面延伸至高空10000m以上，飛機無法在其升限內飛越只能選擇繞飛的限制區、禁區、危險區；

步驟3：在進離場航線網絡優化子系統的獨立航線優化模塊中，實現滿足安全性與經濟性的獨立航線，具體步驟如下：

a、?在給定進/離場航線起止點和高度條件下，利用Dijstra算法在以MAKLINK線中點為解空間搜索一條可行航線R₀，構建航線初始解，MAKLINK線上點集序列構成航線解空間；

b、??設置螞蟻數量為x，迭代次數為t；