[发明专利]一种航空器滑行路径规划方法

说明书

本发明属于民航业数据挖掘技术领域，具体涉及一种航空器滑行路径规划方法，首先通过Petri网将机场的物理活动区结构转化为机场Petri网模型图，按照机场的实际道路的物理、管制约束与Petri网一一对应；然后将Petri网的模型图与遗传算法相结合进行求解，对遗传算法染色体基因进行编码，对种群初始化，设计遗传算子；通过选择、交叉、变异、迭代，生成航空器路径规划的路线。该路径规划方法提高了机场航班的滑行效率和机场的运行效率，减少了航空器的地面等待时间，解放了机场调度的人力资源，降低了机场成本；算法自动化滑行路径规划解决了手动调度规划操作存在的错误情况。

技术领域

本发明属于民航业数据挖掘技术领域，具体涉及一种航空器滑行路径规划方法。

背景技术

随着我国民航业的快速发展，机场承载的航班压力日益加重，以往来自于空中的航班延误逐渐转移到了地面。机场场面的运行主要指的是航空器进场和离场的过程，进场航空器完成着陆后进行滑行，在根据塔台指令滑行到指定的机坪、机位，等待地面保障服务或接驳廊桥后代表整个进场过程的结束；离场航空器在接到管制的放行指令之后，依靠牵引车推出并进入滑行道。由于机场布局的复杂化以及日益频繁的低能见度运行，航空器在机场滑行过程中频繁遭遇冲突，这更加剧了机场地面交通的混乱程度，甚至导致滑行延误。

航班在地面滑行的延误不但会增加航空公司的运营成本，影响其经济效益，而且会加重管制员的工作负荷，造成安全隐患，因此机场场面滑行路径规划问题急需解决。在机场场面实际运行中，航空器滑行路径规划是一个涉及多因素的综合性优化问题，机场场面航空器运行过程中主要考虑的因素包括：机场的物理布局；机场场面动态运行环境；航班计划；时间限制；机场场面交通流情况。进离港航空器滑行路径的规划是航空器滑行距离、滑行时间、燃油消耗、旅客舒适度、安全程度的综合考虑，目前大多机场进行滑行路径规划时，管制员根据滑行规则及个人的习惯为航空器分配制定滑行路线进行滑行，这一操作无法提供最优的滑行路径。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提出了一种航空器滑行路径规划方法，利用Petri网与遗传算法相结合的方法来对航空器滑行路径进行规划，并通过使用遗传算法为机场进离港航空器分配相对最优的滑行路径，提高机场的运行效率，减少航空器的地面等待时间。

本发明的技术方案是：

本方案使用Petri网与遗传算法相结合的方法来对航空器滑行路径进行规划，第一阶段首先通过Petri网将机场的物理活动区结构转化为机场Petri网模型图，其次，按照机场的实际道路的物理、管制约束与Petri网一一对应；第二阶段将Petri网的模型图与遗传算法相结合进行求解，首先对遗传算法染色体基因进行编码，对种群初始化，设计遗传算子；其次通过选择、交叉、变异、迭代，生成航空器路径规划的路线。

一种航空器滑行路径规划方法，包括以下步骤：

步骤一：通过Petri网将机场的物理活动区结构转化为场面活动模型TPN＝{P，T，Pre，Post，m，Γ}，式中：库所集P为航空器所处滑行段区域；变迁集T为航空器所处区域与下一区域的边界集L；pre与post分别表示P与T的前向和后向关联关系；m为场面各库所内的航空器分布向量；Γ为航空器a在某滑行段的平均滑行时间，由滑行段长度d(p)和航空器a的平均滑行速度v_a(p)求解得到Γ(a，p)＝d(p)/v_a(p)；

并按照机场实际道路的物理、管制约束与场面活动模型一一对应；

步骤二：将场面活动模型与遗传算法相结合进行求解，具体步骤为：

(1)根据场面活动模型中库所集的优先级的初始化产生方法，对其种群进行初始化；并计算个体对应地适应度函数值；