基于遗传算法的航班进离港优化调度算法研究

摘要

近年来，我国民航飞行量快速增长，在一些繁忙的机场和终端区经常发生空中交通拥挤现象，严重干扰了航班的正常运行，导致了大量航班延误。为了解决目前和以后越来越严重的空中交通拥挤问题，本文通过对终端区航班进离港调度的研究，建立了基于遗传算法的求解方案，对终端区单跑道和多跑道的航班调度问题进行详细的分析研究。 航班调度是一个复杂的系统，涉及各个方面，本文的重点是对进离港航班进行跑道分配和排序。论文建立了单跑道和多跑道的航班调度的数学模型，提出了相应的遗传优化算法。对于单跑道航班调度，算法以所有航班的排列次序作为个体编码，采用二进制编码方式，适应度函数的构造综合考虑影响航班调度的多种因素，设计了相应的遗传算子，采用轮盘赌选择操作，随机单点交叉操作及单点变异操作。而对于多跑道航班调度，采用实数编码方法，选择操作采用删除保存策略，交叉操作选用多点顺序交叉，变异操作采用多点移位和单点逆位方式。通过对终端区进离港航班调度的仿真，将遗传算法与先到先服务算法进行了对比，结果表明前者明显地优化了系统、减少了航班队列的总的延误。算法简单易行，优化效率高，更适合实际的要求，为解决空中交通管制系统的科学优化排序问题提供了较好的研究思路。

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第一章绪论

1.1选题背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3主要工作及安排

第二章 遗传算法理论

2.1遗传算法概念及特点

2.2遗传算法的基本原理与模式

2.3遗传算法的参数与设计

2.3.1编码

2.3.2适应度函数

2.3.3初始种群生成

2.3.4遗传算子

2.4遗传算法的求解步骤

第三章单跑道航班调度的遗传算法

3.1机场跑道及起落航线管理

3.1.1跑道

3.1.2起落航线

3.1.3进场航班加入起落航线

3.2单跑道航班调度的数学模型

3.3单跑道航班调度的遗传算法

3.3.1染色体编码

3.3.2适应度函数

3.3.3遗传算子

3.3.4.运行步骤

3.4实验参数及仿真结果分析

第四章多跑道航班调度

4.1多跑道航班调度的数学模型

4.2多跑道航班调度的遗传算法

4.3实验参数及仿真结果分析

第五章结束语

参考文献

致谢

攻读学位期间论文完成情况