[發明專利]飛行沖突解脫方法及裝置

有效

• 申請號: 201410493920.1
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN105513429B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 張學軍;呂驥;管祥民
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

本發明提供一種飛行沖突解脫方法及裝置。該方法包括：通過建立飛行沖突解脫模型，飛行沖突解脫模型中包括所有待解脫飛機的飛行延誤以及飛行沖突態勢；根據飛行延誤和飛行沖突態勢確定第一目標函數和第二目標函數；利用多目標優化算法將第一目標函數和第二目標函數分解為多個第一子目標函數和第二子目標函數；利用交叉算子和變異算子，對多個第一子目標函數和多個第二子目標函數進行第N代優化計算，得到第N代解集；若判斷第N代到達預設循環代數，輸出所述第N代解集；根據第N代解集對待解脫飛機進行飛行沖突解脫。該方法的運算效率高，能夠進行沖突解脫，達到較低的平均延誤，采用多目標優化的機制，更符合實際問題需要，方案的可行性更強。

技術領域

本發明涉及飛機飛行時刻優化方法，尤其涉及一種飛行沖突解脫方法及裝置。

背景技術

近幾年來，我國航空運輸業發展迅猛，然而隨著飛行流量的增加，空域中飛行的密度也相應增加，飛行之間的安全間隔難以保證，存在飛行沖突的可能性增加，進而使得飛行安全受到嚴重威脅。作為保證飛行安全的關鍵技術之一，飛行沖突解脫方法的研究是必要而迫切的。

目前飛行沖突解脫方法的研究主要集中在局部空余的戰術方法上，缺乏戰略層面的全局解脫方法，隨著航空技術發展，四維航跡(4D-Trajectory，簡稱：4DT)的提出使戰略規劃成為可能。

傳統的優化算法包括基于梯度的優化算法和鮑威爾(Powell)法等直接優化算法，然而對于具備多變量、多目標、多約束、非線性、多極值、目標函數和約束條件非解析函數的復雜切且大規模的飛行沖突解脫問題，用傳統優化算法進行沖突解脫，其運算效率低，且由于傳統優化算法通常要求目標函數和約束條件是連續可微的解析函數，因此，方案的可行性低。

發明內容

本發明提供一種飛行沖突解脫方法及裝置，能夠進行沖突解脫，運算效率高，并達到較低的平均延誤，并且采用多目標優化的機制，更符合實際問題需要，方案的可行性更強。

本發明提供一種飛行沖突解脫方法，包括：

建立飛行沖突解脫模型，所述飛行沖突解脫模型中包括所有待解脫飛機的飛行延誤以及飛行沖突態勢；

根據所述飛行延誤確定第一目標函數，根據所述飛行沖突態勢確定第二目標函數；

利用多目標優化算法將所述第一目標函數分解為多個第一子目標函數，將所述第二目標函數分解為多個第二子目標函數；

利用交叉算子和變異算子，對所述多個第一子目標函數和所述多個第二子目標函數進行第N代優化計算，得到第N代解集；

若判斷所述第N代到達預設循環代數，輸出所述第N代解集；

根據所述第N代解集對所述待解脫飛機進行飛行沖突解脫。

如上所述的飛行沖突解脫方法，其中，所述根據所述飛行延誤確定第一目標函數，包括：

根據所述飛行延誤，通過第一公式確定所述第一目標函數Min f₁；

其中，所述第一公式為：

其中，n為所述待解脫飛機總數，δ_i為所述待解脫飛機中的第i架飛機的所述飛行延誤。

如上所述的飛行沖突解脫方法，其中，所述根據所述飛行沖突態勢確定第二目標函數，包括：

根據所述飛行沖突態勢，通過第二公式確定所述第二目標函數Min f₂；

其中，所述第二公式為：Min f₂＝CS；

其中，為所述飛行沖突態勢，n為所述待解脫飛機總數，b_ij為所述待解脫飛機中的第i架飛機與第j架飛機之間的安全間隔違反度。