文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
机场终端区飞机排序问题的研究
姓名:吴靓
申请学位级别:硕士
专业:控制工程
指导教师:何星
20050501
上海交通大学工程硕士学位论文摘要
机场终端区飞机排序问题的研究

摘要

近年来,随着我国经济的高速增长,民航运输业得到迅猛发展。空
中交通量的显著增加,导致了空中交通的拥挤。特别在繁忙机场终端区,
已形成了交通流量的饱和,易造成航班延误。针对终端区流量管理的特
点,论文围绕机场终端区飞机排序问题进行了研究,为有效利用空域资
源,缓解日益增长的交通需求量所带来的矛盾做一些理论上的探索和实
践。
本文首先介绍了空中交通流量管理中的基本知识和当前国内外空中
交通流量管理系统的发展现状。然后论述了终端区流量管理的主要内容,
解释了终端区流量管理涉及的概念。同时,对终端区的空域结构和飞机
进入终端区后的飞行过程进行了简要说明。终端区的飞机排序问题是终
端区流量管理的一项重要任务,论文对国内外一些主要的终端区飞机队
列排序算法进行了归纳说明。
本文主要研究的是单跑道机场终端区的飞机队列排序问题。利用不
同类型飞机之间要求保持的尾流间隔不同的特点,为了达到减少排序时
间的目的,本文将终端区飞机队列的排序问题等效为一个 TSP 问题。考
虑到由飞机性能等因素决定飞机着陆时往往具有一个着陆时间窗,因此
在模型中加入了时间约束。结合飞机排序的实际情况,将时间约束条件
转化为目标函数,建立了以最小化飞机排序队列耗费总时间即着陆时间
和延误时间之和为目标的具有时间约束的 TSP 模型,从而确定了飞机排
序模型。
终端区飞机排序是一类组合优化问题,随着飞机数目的增加,运算
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量将急剧增大,运用现代优化算法来求解这类问题是一种有效方法。本
文采用模拟生物进化的遗传算法来求解飞机排序模型。论文介绍了遗传
算法的特点、基本操作和工作流程,着重阐述了利用遗传算法求解飞机
排序这一具体问题时,对问题的参数、编码形式、适应度函数、遗传算
子、终止条件等如何进行确定的过程。采用路径表示的编码方法,将目
标函数转化为适应度函数,利用***赌选择、部分匹配交叉等操作对模
型进行求解。
在实现遗传算法功能的基础上,分别对不同飞机队列实例进行运算。
通过运算结果以及对运算结果的分析,验证了该模型及算法的有效性。
此外通过调整排序模型目标函数中的参数,可以改变优化目标,得到所
需的排序队列,有效减少飞机着陆时间和空中延误时间。
本文所述的飞机队列排序模型和算法为解决终端区空中交通流量管
理中的科学优化排序问题提供了一种途径。

关键词:空中交通流量管理,机场终端区,排序模型,遗传算法
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RESEARCH OF AIRCRAFT SEQUENCING PROBLEM
IN AIRPORT TERMINAL AREA

ABSTRACT

For recent years, with the rapid development of economy in our country,
there is a significant growth of civil aviation traffic. The increasing air traffic
demands result in air traffic congestion. Serious flight delays often occur
especially in busy airport and terminal area. For making full use of airspace
and airport capacity and solving flight conflict, in this paper we mainly
research aircraft sequencing problem in terminal area.
Firstly, general knowledge and development of ATFM is introduced. The
content and many fundamental conceptions are also described. Then the
airspace constitution and approach procedure in terminal area are briefly
described. How