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基于多Agent的空中交通协同流量管理研究

发布时间:2022-05-09 14:35:04 | 浏览次数:

摘 要:在全球化与一体化的环境下,航空运输业得到了快速的发展,为了适应航空运输业发展的需求,空中交通管理得到了广泛的关注,其管理的目标便是有效解决空中交通严重延误问题。通过各国的积极研究,提出了协同式空中交通流量管理,它不仅提高了流量管理的效率,还保证了航空公司的效益。本文主要研究了基于多Agent的空中交通协同流量管理,具体体现在航班、航路与航空器三方面,旨在推动我国民航业的健康、稳定与高效发展。

关键词:多Agent;空中交通;协同流量管理;航班;航路;航空器

引言:目前,基于多Agent的空中交通协同流量管理研究时间较短,其研究体系缺少完善性与系统性,特别是欠缺关于航班、航路与航空器的相关研究。在此背景下,本文介绍了基于多Agent的空中交通协同流量管理的理论研究、航空协同规划、航路协同管理与航空器协同运行,旨在为我国的空中协同流量管理提供可靠的、科学的建议。

1、基于多Agent的空中交通协同流量管理的理论研究

1.1协同决策理论

协同决策管理(Cooperative decision management,CDM)是指借助协同技术和程序,改进空中交通流量管理,使空域运行具有高效性与安全性。协同决策程序是由政府部门、航空公司、学术机构与商业公司等共同开发的,在航空业中的应用日益广泛,并具有积极的意义

协同决策的目标为:其一,通过信息的实时交流,进一步改进航空系统运行的信息质量;其二,航空系统的运行信息及时、同步发送给管理人员与空域用户,以此形成二者对空域状态的共识;其三,辅助管理工具与程序的完善,根据空域流量,以此保证了流量管理方案的合理性与科学性。

1.2多Agent系统理论

多Agent系统(Multi-Agent System,MAS),可以称之为自组织系统,该系统是由独立交互的Agent与特定的外部环境构成的,实现了对非线性复杂问题的有效解决,它具有一定的先进性与现代化。

Agent作为一种实体,具有灵活性、社会性与自主性,通过感应器实现了对外部环境信息的获取,同时也实现了对执行器的控制,使其达到了运行的目的。通常情况下,以智能反应能力的强弱为标准划分Agent,其种类有简单反应式Agent、模型反应式Agent、目标式Agent、效能式Agent与智能学习式Agent。

多Agent系统有机结合了多个Agent,在信息共享与交互的作用下,通过合作或者竞争实现了共同目标的完成。基于多Agent的系统其运行较快、效率较高并且具有灵活性、可扩展性及经济性等特点。该系统具有一定的复杂性,以其属性为依据,其可以划分为组织结构类、学习能力类、协调能力类及通讯能力类等,其中,根据组织结构类,其类型有层级结构、团队结构、结合体结构与自律分散型结构。此系统的通信方式十分重要,主要是通信方式直接影响着系统的运行效率及其稳定性,具体的通信方式包括局部通信与广播通信[1]。

2、基于多Agent的空中交通协同流量管理的具体研究

在空中交通流量管理过程中面对着诸多的问题,主要体现在空中交通评估难、策略制定目标不一致、流量管理方式单一、管理工作量大、流量协同管理欠缺等,为了实现上述问题的有效处理,提出了基于多Agent的空中交通协同流量管理,具体研究体现在以下三方面。

2.1航班协同规划

它主要是根据航班规划阶段的参与对象,实现多Agent建模,以此促进了航空公司选择权的增加,通过对机场资源的协同规划,使航班时刻表的制定具有了公平性与高效性,进而避免了航空公司因航班延误而出现了经济损失。

基于多Agent的航班协同规划,为空中交通管理单位与航空公司提出了不同的Agent,具体的协同过程如下:前者要分析机场的容量与流量,保证二者的平衡,在先到先服务的原则下,根据按需求分配的方法对机场资源进行分配,并向空域用户发送航班时刻调整信息。后者根据获取的信息,结合航班成本信息,制定航班时刻调整方案,并将其反馈给前者。最后,在信息交流与沟通后,借助线性规划的方法寻求最优解,最终获取了系统延误成本最小的方案[2]。

2.2航路协同管理与航空器协同运行

航路协同管理主要是根据航路管理的参与对象,实现Agent建模,通过对航路资源的协同管理,保证了航路分配方案的公平性与高效性。通过研究,构建了航空公司Agent与流量管理部门Agent。

航空器协同运行主要是指根据航空器运行阶段的参与对象,实现Agent建模,通过空中交通系统运行水平的提升,使航路的利用率得到了提高,并且保证了空中交通流量管理方案的全面落实[3]。

总结:当前,各国的航空运输业均保持着快速的发展,在其发展过程中面临着安全水平、服务能力提升、准点率提高等诸多问题,为了有效解决此问题,协同式空中交通流量管理随之出现,同时在多Agent技术的作用下,空中交通流量管理的研究更加深入。本文重点阐述了基于多Agent的空中交通协同流量管理研究的三方面内容,相信,我国航空业的发展将更加有序,航空公司的经济效益将更加显著。

参考文献

[1]王飞,徐肖豪,张静.基于Multi-Agent的空中交通协同流量管理[N].广西师范大学学报(自然科学版),2012,01:125-128.

[2]黎新华,张兆宁.基于Agent的空中交通流量管理系统结构研究[N].交通运输工程与信息学报,2013,01:56-61.

[3]叶博嘉,胡明华,田勇.基于多Agent技术的飞机协同飞行建模与仿真[N].交通运输工程学报,2013,06:90-98.

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