PDF《尤杰基于多 Agent 的机场场面最优滑行路径算法》

1 影响滑行时间的因素 起飞飞机滑行时间计算公式为 Tout =toff -tout ( 1) 式中 : Tout 为起飞滑行时间 ;

toff 为飞机离地时间 ;

tout 为飞机离开停机位的时间 . 着陆飞机滑行时间计算公式为 Tin =tarr -tin ( 2) 式中 : Tin 为落地滑行时间;

tarr 为飞机着陆的时间;

tin 为飞机停靠到停机位的时间. 影响滑行时间的主要因素为跑道模式、航线和 机场的结构、 天气以及一些限制、 等待队列的大小及 其他因素 ,其中 ,跑道模式指到达/起飞的机队比例 、 不同的跑道方向与滑行长度、不同的等待队列[ 5] . 滑行路径的长度、 等待的时间是造成滑行延误的 主要因素,本文通过改进飞机在场面的滑行路径 ,减 少滑行时间及避免冲突,来达到全局滑行时间最短 .

2 基于 MAS 的机场场面运行调整方法 机场场面运行调整系统是一个分布式的实时调 度系统,具有多分布和异构化的特征, 其规模庞大 , 结构复杂 .机场场面运行调整系统也是一个通过网 络将机场上分布的滑行道 、 跑道、 停机位等资源组织 成超越约束、 统一协作运行的 、 以完成飞机运行任务 为核心的动态时变系统, 因此, 建立基于 MAS 的机 场场面运行调整方法是适用的 .

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1 机场场面网络图 将机场场面系统抽象成一张由点和线构成的二 维网络图 G= ( V , E) ,其中 V 为点集, E 为有向边集 ( 图1) .机场网络图中的点代表滑行道交叉点 、跑 道口和停机位, 可以由二维坐标( x , y) 确定 .有向 边代表跑道、 脱离道和滑行道 ,其属性包括: 飞机起 图1机场场面网络 Fig .

1 Airport surface netw ork 飞 、降落 或滑 行的 方向;

可同时容纳的最大 飞机数量;

超越规则( 不 允许超越、单向超越和 双向超越) ;

可接受的机 型;

滑行速度限制.

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2 资源预约过程 如果视停机位、起 飞等待点、 滑行道、 脱离 道、 各网络结点为资源,飞机为用户,则飞机群的运行 过程就可以看成是多用户对共享资源的占用问题,因此,机场场面运行调整计划也就是资源的占用计划, 场面运行调整方案的制定过程就是资源的预约过程. 在集中式的调度指挥模式下 , 一切决策都由机 场调度员制定.机场调度员根据飞机需要完成的行 走任务和状态,并结合资源的状态,安排资源分配方 案 ,这里资源和飞机都只能被动地接受调度员指挥. 采用多 Agent 方法研究资源预约过程时 , 必须 实现从单一决策到集体决策的转变, 实现调度员决 策权力的分散,形成若干虚拟的决策主体 ,每个决策 主体可以进行一部分决策, 形成子方案,子方案通过 主体间的相互沟通形成整体方案, 实现原来调度员 的功能 .将原本由调度员完成的决策功能虚拟给飞 机和资源,可建立一个虚拟的资源预约模式,在该模 式下,飞机和资源都在自己的局部范围内进行局部 决策,然后通过必要的协作 ,形成整体决策方案 .

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3 Agent 建模 根据实际情况, 最优路径的选择可以描述为最 优路径中各航班服务时间之和最小, 即总滑行时间 最小, 以此作为资源Agent按照飞机运行需要满足 的约束条件 .在分布式的决策模型中, 调度员的决 策能力被分散给飞机和资源等局部决策模块 ,每个 局部决策模块相当于有一个本地的小调度员 ,该小 调度员依据本地信息 , 对局部的飞机运行计划做出 安排,所有的局部计划汇总 ,便形成全局的飞机运行 调整计划.在基于 MAS 的机场场面运行调整模型 中,Agent 分别为资源 Agent[ 6-8] ( 停机位、起飞等待 点、滑行道、脱离道 、 各网络结点) 和飞机 Agent . 假定资源 Agent 都是合作的, 即如果资源空闲 则无条件地分配给申请资........