基于模拟退火遗传算法的机场终端区飞机排序问题的研究

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1、DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofAppliedMathematicsTheStudyofFlightSequencingSolutionsatTerminalbasedonSimulatedAnnealingGeneticAlgorithmbyLiQiuyingSupervisor:Prof.HeHuaJune2013摘要随着我国航空事业的发展，使得空中交通流量急剧增加，给空中交通流量管理提出了挑战.在机

2、场终端区，飞机的延迟等待现象越来越多，这就迫切需要一种简单、易行、高效的调度管理方法来安排飞机的着陆顺序.我国近两年来在这一方面的研究工作进展迅速，尤其是利用遗传算法解决终端区飞机排序的研究比较广泛.本文在大量研究遗传算法在机场终端区飞机排序的理论成果后，发现其中还有很多需要或可以改进算法性能的地方，从而提出模拟退火遗传算法.首先，本文先对我国空中交通流量的现状特点进行了概述，并将国外及国内的解决方案作了简单介绍，同时针对机场终端区单跑道的飞机排序策略进行了研究.其次，分别介绍遗传算法和模拟退火算法，以及二者结

3、合形成模拟退火遗传算法，并将其应用于单跑道的飞机排序模型中.对于遗传算法的编码方式和交叉算子应用作了算法实现过程中的创新，为便于编码的易读性，主要编码采用表示飞机队列到场时间先后顺序的序号表示，同时为了交叉操作的简单，并使结果具有实际意义，在交叉操作过程中，独立使用Grefenstette编码、解码，从而降低了算法的复杂结构.最后，在计算机仿真过程中，通过大量多次的试验，结果表明模拟退火遗传算法比传统遗传算法在计算性能上更优，比先到先服务的排序方式能更好的利用已知信息，优化飞机着陆队列，减少飞机的着陆等待时间，

4、降低飞机延误.关键词：遗传算法模拟退火算法飞机队列排序Grefenstette编码AbstractThedevelopmentofChina’saviationindustryhasboostedthegrowthofairtrafficvolumedramatically,whichwillbeagreatchallengeforairtrafficvolumemangement.Flightsdelayincidentsareincreasinglycommonatairportterminals,sowo

5、rkingoutasimple,feasibleandeffectivewaytoarrangetheaircraftsequencingisextremelyurgent.Intherecentyears,chinahasmadealotofstudiesinsolvingaircraftsequencingbygeneticalgorithmandhadmadegreatprogress.Afterstudyingthetheoreticalresultsinaircraftsequencingcalcul

6、atedbygeneticalgorithm,theauthorofthispaperfindstherearestillalotofroomtoimprovetheIcalculationperformanceandcomesupwithsimulatedannealingalgorithm.First,thispaperanalysestheaircraftsequencingstrategiesforone-runwayterminalsafterofferingabriefintroductionoft

7、hecurrentsituationofChina’sairtrafficvolumeaswellasthesolutionsfromhomeandabroad.Next,thispaperrespectivelyintroducesgeneticalgorithm,simulatedannealingalgorithmandsimulatedannealinggeneticalgorithm,thecombinationofthetwoformeralgorithmsandthenappliessimulat

8、edannealinggeneticalgorithmtoone-runwaycraftsequencingmodel.Asforthewayofgeneticalgorithmcodingandtheapplicationofcrossoveroperator,theauthoralsodoessomecreationintheprocessofrealizingthealgorit