基于多目标混合启发式算法的协同无冲突4D航迹规划

• Published in: 南京航空航天大学学报（英文版） Vol. 41; no. 3; pp. 372 - 386
• Main Authors: 周逸, 胡明华, 杨磊, 张颖
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 南京航空航天大学民航学院,南京 211106,中国 2024; 空中交通管理系统全国重点实验室,南京 211106,中国%空中交通管理系统全国重点实验室,南京 211106,中国; 南京航空航天大学通用航空与飞行学院,南京 211106,中国
• Subjects: 空中交通管理; 航迹规划; 4D航迹; hybrid-metaheuristic optimization algorithm; 混合启发式算法; flight trajectory planning; four-dimensional(4D)trajectory; 多目标优化; multi-objective optimization; air traffic management
• ISSN: 1005-1120
• DOI: 10.16356/j.1005-1120.2024.03.009

V355.1; 为促进基于航迹运行的框架下未来空中交通管理系统的协同决策,本文提出了一种协同无冲突4D航迹规划方法.首先以提高航班效率和航空公司间的公平性为目标,以无冲突为约束构建了一个多目标整数线性优化模型.其次,提出了一种基于基尼系数的指标以量化航空公司间的成本分配公平性.为了提高问题求解效率,采用了基于网格的探测方法以加速冲突检测,并设计了一种多目标混合启发式算法(Multi-objective hybrid-meta-heuristic optimization algorithm,MHMOA),通过结合模拟退火(Simulated annealing,SA)和爬山局部搜索算法来近似最优的非支配解.最后,利用实际航班计划和航路网络数据比较和分析了MHMOA、SA和两种常规多目标优化算法的优化结果.结果表明,MHMOA所获得的非支配解的质量更高、延误更低且航空公司间公平性更优,在3个多目标优化性能指标方面表现优异,可为空中交通管理员提供更详细的决策支持.