基于多Agent的空中交通協(xié)同流量管理研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快,航空運(yùn)輸業(yè)已成為世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要支柱。面對(duì)民航業(yè)持續(xù)、迅猛的發(fā)展趨勢,如何適應(yīng)未來空中交通需求的變化,解決可能造成空中交通系統(tǒng)崩潰的嚴(yán)重延誤問題,已成為國際航空業(yè)界關(guān)注與研究的焦點(diǎn)。協(xié)同式空中交通流量管理是美國航空航天局致力于解決未來空中交通問題的新技術(shù)之一,其研究目標(biāo)是如何在保障安全、公平的條件下,讓航空公司更多地參與流量管理方案的制定,以減輕流量管理部門的工作負(fù)擔(dān),提高流量管理效率,降低航班延誤帶

2、來的損失,增加航空公司滿意度。
　　本文在借鑒國外先進(jìn)研究成果的基礎(chǔ)上,采用多Agent系統(tǒng)建模與仿真的方法研究了協(xié)同式空中交通流量管理技術(shù)。通過綜合審視運(yùn)控層面的空中交通行為,剖析流量管理部門、航空公司及航空器的運(yùn)行目標(biāo)與準(zhǔn)則,建立了具有智能反應(yīng)能力的多種Agent模型,搭建了動(dòng)態(tài)、隨機(jī)的系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境,并利用仿真試驗(yàn)分析、評(píng)估協(xié)同式流量管理概念在具體運(yùn)控中的效果,為未來空中交通流量管理提供前瞻性研究。本文的主要研究內(nèi)容包括:

3、r>　　1)系統(tǒng)論述了本文的理論研究基礎(chǔ)。首先,闡述了協(xié)同式空中交通流量管理理論研究的起源、內(nèi)容、研究目標(biāo)及發(fā)展現(xiàn)狀,剖析了現(xiàn)行空中交通系統(tǒng)具體存在的問題,描述了四個(gè)階段協(xié)同流量管理過程。其后,在Agent系統(tǒng)建模理論的基礎(chǔ)上,對(duì)多Agent系統(tǒng)及其通信方式進(jìn)行分類。最后,重點(diǎn)介紹了仿真模型與原理,對(duì)建模過程中的關(guān)鍵技術(shù)做出詳細(xì)解釋。
　　2)研究了基于多Agent的航班協(xié)同規(guī)劃問題。首先,提出了以飛行流量管理部門之間相互協(xié)同、區(qū)

4、域飛行流量管理部門與航空公司相互協(xié)同為主的多Agent層級(jí)航班協(xié)同規(guī)劃模式。其后,采用基于Agent的建模方法,對(duì)層級(jí)航班協(xié)同規(guī)劃模式中最關(guān)鍵的區(qū)域飛行流量管理部門Agent進(jìn)行深入研究,并實(shí)例化其內(nèi)部最核心的協(xié)同建模和協(xié)調(diào)推理模塊。最后,將我國2008年夏秋航班時(shí)刻表作為主要數(shù)據(jù)源,以北京首都、上海虹橋以及廣州白云三大機(jī)場為主要研究對(duì)象,在同時(shí)考慮不同Agent的多個(gè)規(guī)劃目標(biāo)情況下,采用多Agent層級(jí)航班協(xié)同規(guī)劃模式進(jìn)行推理求解,并

5、對(duì)算法中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行敏感性分析。
　　3)研究了基于多Agent的航路協(xié)同管理問題。首先,提出了以區(qū)域飛行流量管理部門與航空公司相互協(xié)同為主的多Agent交互航路協(xié)同管理模式。其后,采用基于Agent的建模方法,對(duì)交互航路管理模式中最關(guān)鍵的航空公司運(yùn)控中心Agent進(jìn)行深入研究,并實(shí)例化其內(nèi)部最核心的運(yùn)控建模和協(xié)調(diào)推理模塊。最后,將中南地區(qū)2009年7月7日的雷達(dá)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果作為主要依據(jù),以惡劣氣象發(fā)生時(shí)的京廣航線(中南地區(qū))為

6、研究對(duì)象,在隨機(jī)、動(dòng)態(tài)的空域仿真環(huán)境下,采用多Agent交互航路協(xié)同管理模式進(jìn)行推理求解,并對(duì)算法中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行敏感性分析。
　　4)研究了基于多Agent的航空器協(xié)同運(yùn)行問題。首先,提出了以相鄰航空器相互協(xié)同為主的多Agent自適應(yīng)航空器協(xié)同運(yùn)行模式。其后,采用基于Agent的建模方法,對(duì)航空器Agent進(jìn)行深入研究,以美國下一代空中交通系統(tǒng)提出的空中走廊概念為依托,將歐美空中交通管制中常用的點(diǎn)質(zhì)量模型結(jié)合比例微分反饋控制器,