[發(fā)明專利]一種基于人機(jī)協(xié)同進(jìn)化智能的民航飛機(jī)空中沖突解決決策方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910700414.8
• 申請(qǐng)日: 2019-08-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110428666B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡小兵;廖建勤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)民航大學(xué)
• 主分類號(hào): G08G5/00
• 分類號(hào): G08G5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種基于人機(jī)協(xié)同進(jìn)化智能的民航飛機(jī)空中沖突解決決策方法。其目的是實(shí)現(xiàn)民航飛機(jī)空中沖突解決的人機(jī)協(xié)同進(jìn)化智能決策。本發(fā)明的方法主要有兩大部分：機(jī)器協(xié)助當(dāng)值空管人員制定民航飛機(jī)空中沖突解決方案；機(jī)器長(zhǎng)期學(xué)習(xí)不同空管人員的空中沖突解決方案和工作習(xí)慣并與空管人員交互學(xué)習(xí)結(jié)果。重點(diǎn)在于機(jī)器學(xué)習(xí)了空管人員的空中沖突解決方案和工作習(xí)慣后，會(huì)自動(dòng)調(diào)整和改進(jìn)智能優(yōu)化方法，以便提供因人而異的定制化的決策支持參考方案。本發(fā)明的方法不是要替代空管人員做決策，而是要幫助他們提升相關(guān)決策智力水平；空管人員決策智力水平提升后，機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)一步學(xué)習(xí)之并反饋之；如此反復(fù)，從而空管人員和機(jī)器的相關(guān)決策水平都得到不斷提升。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明提供了一種基于人機(jī)協(xié)同進(jìn)化智能的民航飛機(jī)空中沖突解決決策方法，屬于航空運(yùn)輸工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，民航交通運(yùn)輸量也急速增長(zhǎng)。如何在有限的空域資源內(nèi)保障安全高效的民航運(yùn)輸，是空中交通管理的首要任務(wù)。事實(shí)上，對(duì)于空中交通管理而言，民航運(yùn)輸?shù)陌踩让窈竭\(yùn)輸?shù)男屎托б娓又匾？罩薪煌ü芾韺?duì)安全很重要的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)就是飛機(jī)空中沖突解決問(wèn)題。雖然飛機(jī)的飛行計(jì)劃在制定時(shí)，已經(jīng)考慮到了避免航路沖突的問(wèn)題，但是在飛行計(jì)劃的實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中，由于各種不確定因素的存在，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)時(shí)間、位置、速度、航向甚至實(shí)際飛行路線上的偏差。因此，在空中交通管理的實(shí)際工作過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的飛機(jī)危險(xiǎn)接近和潛在沖突情況。這些危險(xiǎn)接近和潛在沖突的情況非常復(fù)雜，比如：可能是兩架飛機(jī)沖突，也可能是多架飛機(jī)同時(shí)沖突；可能是同一高度層內(nèi)的沖突，也可能是高度層穿越?jīng)_突；可能是多個(gè)沖突點(diǎn)，也可能是多架飛機(jī)同一個(gè)沖突點(diǎn)；可能是逆向?qū)︼w沖突、也可能是并行伴飛沖突。解決方案也多種多樣，可以通過(guò)要求飛機(jī)改變速度、航向、航線和高度，也可以通過(guò)要求飛機(jī)執(zhí)行某些特定的飛行程序，例如空中盤旋、畫狗腿。這些解決方案只要應(yīng)用得當(dāng)，都可以有效解決空中沖突。然而，由于飛機(jī)高速飛行的特點(diǎn)以及日益密集的空中交通流量，空管人員如何能在復(fù)雜的空中交通壞境中及時(shí)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)危險(xiǎn)接近和潛在沖突情況，然后及時(shí)制定出沖突解決方案并向飛行員發(fā)出可行的沖突解決指令，這是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的工作。更進(jìn)一步，由于航空公司對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的追求，以及旅客對(duì)航班正點(diǎn)率和飛行平穩(wěn)舒適性的要求，空管人員在做決策解決飛機(jī)空中沖突時(shí)，除了安全這一指標(biāo)，還應(yīng)該盡量考慮如何減少延誤、降低油耗、避免劇烈的飛機(jī)機(jī)動(dòng)動(dòng)作。因此，飛機(jī)空中沖突解決是一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，同時(shí)也是一個(gè)典型的NP-困難的組合優(yōu)化問(wèn)題。空管人員需要在高負(fù)荷、大強(qiáng)度、短時(shí)間內(nèi)有效解決飛機(jī)空中沖突這一NP-困難的多目標(biāo)組合優(yōu)化問(wèn)題。所以，目前有許多決策支持工具和系統(tǒng)用于協(xié)助空管人員進(jìn)行飛機(jī)空中沖突解決。

在這些協(xié)助空管人員進(jìn)行飛機(jī)空中沖突解決的決策支持工具和系統(tǒng)中，人工智能方法日益得到重視。然而，在人工智能理論和技術(shù)越來(lái)越成熟的今天，人工智能方法在民航管理鄰域，尤其是在飛機(jī)空中沖突解決問(wèn)題中的應(yīng)用并不盡人意。盡管也有許多科研人員和空管機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)了一些基于人工智能的飛機(jī)空中沖突解決決策支持工具，但是這些基于人工智能的決策支持工具的實(shí)際應(yīng)用情況并不理想，空管人員幾乎都還是完全基于自己的專業(yè)知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn)而人工地制定飛機(jī)空中沖突解決決策，很少有直接應(yīng)用人工智能決策支持工具所給出的決策方案建議。事實(shí)上，由于空管人員工作的高負(fù)荷和大強(qiáng)度，空管人員在工作時(shí)甚至根本看都不會(huì)看決策支持工具所給出的決策方案建議。