动态飞机着陆调度及其经验粒子群算法研究

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1、硕士学位论文动态飞机着陆调度及其经验粒子群算法研究研究生姓名：王满超导师姓名：冯兴杰教授2015年5月7日分类号：TP18密级：公开UDC：004.8学号：1205028中国民航大学硕士学位论文动态飞机着陆调度及其经验粒子群算法研究研究生姓名：王满超导师姓名：冯兴杰教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：计算机科学与技术所在院系：计算机科学与技术学院论文答辩日期：2015年5月7日2015年5月7日ResearchonExperientialParticleSwarmOptimizationforDy

2、namicAircraftLandingSchedulingADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYWANGMan-chaoSupervisedbyProf.FENGXing-jieDepartmentofComputerScienceandTechnologyCivilAviationUniversityofChinaMay2015中国民航大学学位论文独创

3、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

4、。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，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：摘要飞机着陆调度(AircraftLandingScheduling,ALS)是终端区空中交通流量管理(AirTrafficFlowManagement,ATFM)的核心内容之一，它通过为终端区内每架待降落的飞机分配可行的降落时间和跑道，使它们能够安全有序的着陆。通过对飞机着陆调度问题的优化

5、可以使终端区内的飞机在确保飞行安全的前提下提高飞行效益。现在，我国在机场终端区飞机着陆调度方面基本采用先来先服务的人工管制方式，其已经成为制约终端区航班调度效率提高的主要因素，提升终端区航班调度自动化水平已经迫在眉睫。本文根据飞机着陆调度问题的混合整数规划模型，设计了粒子群算法独特的编码和解码方式。编码时，利用飞机降落时间的连续性将其在混合整数规划模型中的离散形式映射成连续变量，使得粒子群算法得以在相对连续的“空间”中进行求解，不仅充分利用了粒子群算法解决连续问题的优势，而且相对于其它离散解法降低了问

6、题的复杂度。解码时，将连续形式的解转化成现实所需的离散形式，并通过加入飞机的安全间隔约束，避免了不可行解的出现。之后，针对ALS设计了可以作为粒子经验的局部优化手段，进而提出了经验粒子群（ExperientialParticleSwarmOptimization，EPSO）算法。通过在粒子群算法的寻优过程中加入粒子经验，使得EPSO比PSO具有更好的求解效果。对算法在公共数据集OR-Library上进行了实验，结果表明EPSO在大规模静态数据集上的综合性能要优于现有算法。由于ALS的静态模型在实际的动

7、态环境下还有一定不足，于是本文在静态模型的基础上建立起了更接近于实际应用的动态模型，其更适合于处理现实环境中的飞机流问题。并且通过动态模型与滚动时域控制策略的结合，在尽量考虑问题现实约束的前提下，最大限度的提高了经验粒子群算法解决动态ALS问题时的整体效率。最后，通过在OR-Library相关数据集上的仿真，对动态模型的先进性进行了分析验证。关键词：飞机着陆调度优化；经验粒子群算法；动态模型；滚动时域控制；OR-Library数据集IAbstractAircraftlandingscheduling(

8、ALS)isoneofthecorecontentintheterminalareaairtrafficflowmanagement(ATFM).ALSensuretheaircraftinATFMlandsafelyandorderlybyassigningthemfeasiblelandingtimeandrunway.ThroughtheoptimizationofALScanimprovetheaircrafts’benefittoensuref