航路动态规划模型和算法研究-交通运输工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Study on the Route Dynamic Programming Model and Algorithm A Dissertation Submitted to Civil Aviation University of China For the Academic Degree of Master of Science BY ZHOU Juan Supervised by Prof.WANG Li-li College of Air Traffic Management Civil Aviation University of China May 8th, 2015 中国民航大学学位论文独创性声明本人声明 中国民航大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 日 期： 中国民航大学学位论文使用授权声明 中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件 和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。除在必威体育官网网址期内的必威体育官网网址论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全 部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权中国民航大学研究生部办理。 研究生签名： 导师签名： 日 期： 中国民航大学硕士学位论文 中国民航大学硕士学位论文 摘 要 空域资源紧张是造成航班延误的主要原因，航路动态规划技术可通过改航策略绕过 需避开的空域，从而提高空域利用率，降低航班延误率，提高航空公司的效率。 首先，阐述了航路动态规划的基本理论，包括航路规划、改航路径规划及航线选择 的概念。分析了航空器的飞行环境及环境变化对飞行的影响。最后介绍了航路规划的几 种常用的算法。 其次，针对延误下的航线选择问题，首先讨论了航线选择的影响因素，然后从启用 临时航线角度出发，以总延误时间最小为目标，建立交叉口汇聚航班的航线选择模型。 并设计了相关的算法对不同场景下的航线选择问题进行算例仿真。结果表明，此方法可 为多个航班求解出最优航线选择方案，此方案对应的总延误时间最小。 接着，针对突发天气下的改航路径规划问题，首先分析了改航策略，然后根据突发 威胁天气的特点及其对飞行的影响，分别探讨了同高度层改航和改变高度改航两种改航 方式。分别建立了相应的威胁概率模型和改进的改航模型。给出了多种动态天气情况下 的改航路径规划分析。参考总航程最短思路，分别设计了相应的启发式算法步骤、流程 及算例仿真场景，对比分析说明这两种改航方式都是合理可行的。 最后，对于飞行冲突下的改航问题，首先简介了飞行冲突的定义、分类及其避让措 施。然后将有冲突的两架航空器中享有优先权的一架看成是沿其预定航路飞行的动态移 动威胁体，该航空器保护区看成其威胁区域，建立了威胁概率模型即冲突概率模型和改 进的冲突改航模型。根据飞行冲突类型分析其改航最优路径。设计了解决该问题的启发 式算法步骤、流程及算例仿真场景，表明提出的方法可有效处理此类问题。 关键词：空中交通管理；航路动态规划；航线选择；改航路径规划；启发式算法；飞行 冲突；威胁概率 I Abstract Limited airspace resource is the main cause of flight delays. Route dynamic programming technology can help aircraft bypass the airspace which is needed to avoid by diverting strategies. Thus it improves the airspace utilization, reduces the flight delay rate, and increases the efficiency of the airline. Firstly, some basic theories related to route dynamic programming were overviewed. These theories included the concepts of route planning, diverting path planning and route choice. The flight environment of aircraft an