基于多目标优化的航空器滑行速度曲线生成

摘要

传统的航空器滑行路径规划方法大多给定航空器一个平均滑行速度,并且仅考虑滑行时间最短为优化目标,这些方法不能准确地反映航空器地面滑行过程。为了适应未来基于四维滑行轨迹的机场场面运行需要,针对航空器四维滑行轨迹生成中的滑行速度曲线生成方法进行了研究。首先建立了航空器滑行路段的分段线性滑行速度曲线模型,考虑滑行时间、油耗和CO、HC和NO_(x)污染物排放三个优化目标,提出了一种启发式搜索策略生成了一组航空器帕累托最优的滑行速度曲线,通过帕累托最优前沿分析了各优化目标之间的关系。以重庆江.北机场上一架离港航空器的滑行路径为例进行实验分析,结果表明:滑行速度曲线模型较传统的平均滑行速度能更准确反映航空器场面运行过程,航空器滑行时间最短并不意味着油耗最低,油耗最低也并不意味着污染物排放量最少,滑行过程中的加速次数和加速持续时间对油耗和排放有显著影响,具有一定的实际应用价值。