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基于交通流量管理策略的飞机排序优化算法研究

作　者: 王剑辉
导　师: 张殿业
学　校: 西南交通大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 空中交通管制空中交通自动化管理滑动排序窗循环排列跑道容量空中交通流量管理终端区
分类号: V355
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 455次
引　用: 4次
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内容摘要

近十年来，随着我国经济的高速增长，空中交通量显著增加，原有的空中交通管制系统已经不能满足日益增长的交通量需求。仅仅通过空中交通管制设施的改善已经不能作为提高空中交通流量的主要增长点，而应从空中交通管制方式入手，建立机场、终端区及航路飞机流的数学模型，对航线航路交通流量和管制程序进行优化，以便最有效的利用空域资源。提高跑道系统的容量是终端区空中交通管理的主要目的之一，而连续飞机之间的安全间隔是影响跑道容量的最大因素。本文针对跑道系统的容量问题建立相应的数学模型，对各种可能情况下的跑道容量进行了分析和计算。对等待起降的飞机队列优化排序以充分利用跑道容量是实现空中交通自动化管理的主要研究方向之一。然而，真正意义的优化算法必须对所有需要排序的飞机进行全排列，分别计算总成本并选出最优解。但这种循环排列算法的计算量随着飞机数量的线性增加成指数级上升，对大量飞机运用会导致严重的运算问题。本文主要研究滑动排序窗算法在终端区飞机等待队列排序中的应用。与其它算法不同，本文提出的排序算法引入了滑动排序窗的概念，它不用对队列中全部飞机的所有排序可能进行搜索，而只需对那些与最终排序结果中的某些特定位置相关的飞机(当前窗)所产生的排序可能进行搜索，依次移动窗体就可完成对所有飞机的排序过程。这样就可以有效突破循环排序引起的运算量瓶颈，使算法特别适用于较长飞机队列(10架以上)排序。在取得较好优化结果的同时兼顾了计算的可行性，这是本算法最大的优点。它的另外一个特点是成本函数的引入，这使影响飞机排序结果的诸方面因素得以权衡考虑，并且可以对其灵活设定。通过对终端区进场飞机的排序仿真，不仅验证了本文滑动排序窗算法的有效性，而且对不同约束条件下及参数组合时的排序结果进行详细的分析，找出了使算法排序结果在诸多方面都有较好表现的参数设置，对今后本算法的实际应用提供了参考依据。对仿真结果表明，滑动排序窗算法对解决空中西南交通大学硕士研究生学位论文第日页交通自动化管理系统中的科学优化排序问题提供了较好的途径。

全文目录

第1章绪论  9-21
  1.1 课题来源及意义  9-10
  1.2 空中交通管理介绍  10-12
  1.3 国内外空中交通管理的现状及发展  12-16
  1.4 新航行系统  16-20
  1.5 本文的研究内容  20-21
第2章空中交通流量管理  21-30
  2.1 空中交通流量管理模式  21
  2.2 终端区流量管理  21-22
  2.3 空中交通管理自动化与流量控制  22-25
  2.4 国外流量管理模型与算法  25-26
  2.5 我国实现高效流量管理的措施  26-30
第3章机场容量与流量控制模型  30-48
  3.1 机场容量  30-31
  3.2 机场容量与平均延误  31-34
  3.3 时-空复用与跑道容量  34-37
  3.4 最大跑道容量的数学模型  37-48
第4章到达飞机队列排序算法与实现  48-67
  4.1 国外主要算法介绍  48-50
  4.2 滑动排序窗算法设计  50-54
  4.3 面向对象编程与排序算法实现  54-59
  4.4 算法实现的软件结构  59-67
第5章算法仿真分析  67-90
  5.1 参数设置  67-68
  5.2 仿真结果  68-85
  5.3 仿真分析  85-87
  5.4 本章结论  87-90
结论  90-92
致谢  92-93
参考文献  93-96
攻读硕士学位期间发表的论文  96

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