[发明专利]基于人工势场法与蚁群算法的混合多飞行器冲突解脱方法

说明书

本发明公开了一种基于人工势场法与蚁群算法的混合多飞行器冲突解脱方法，包括如下步骤：S1，将飞机和目的地进行电荷转换，利用人工势场法得到初始路径；S2，将人工势场法得到的初始路径进行调整，对调整后的路径进行编码，得到权威蚂蚁的觅食路径；S3，由权威蚂蚁衍生权威蚁群，并利用权威蚁群初始化信息素矩阵；S4，根据初始化的信息素矩阵，利用蚁群算法迭代寻优，获得最终的冲突解脱方案。该方法避免了人工势场法完全追求时效性，造成解脱方案角度偏转的不可行问题；同时又解决了蚁群算法模拟生物自组织过程计算量大、难以实时应用于冲突解脱场景的时效性问题，有效地满足了现实场景中对时效性和可行性的要求。

技术领域

本发明涉及一种多飞行器冲突解脱方法，尤其涉及一种基于人工势场法与蚁群算法的混合多飞行器冲突解脱方法。

背景技术

在传统的空管体制中，对于空中交通的规划、监控、指挥全部由地面的各管理部门承担，但随着我国航空业的快速发展，航空业务量与日俱增，飞行流量大大增加，空域中飞行器的密度增大，传统空管体制低下的管理效率与管理需求之间的矛盾越来越突出，因此，需要打破传统的效率低下的航行管理规则，即采用自由飞行模式，使得飞行器可以自由地选择飞行路径。要顺利实现自由飞行关键就是要确保飞行器之间始终有安全的间隔距离以避免相撞的危险。由于自由飞行允许自由选择航路，飞行器之间发生冲突的可能性将大大增加，如何为飞行员提供实时的辅助决策来解决自由飞行中的冲突问题显得尤为重要。

飞行器的冲突解脱是保证飞行器飞行安全的重要手段，现有的飞行器冲突解脱方法采用局部调整飞行路径、即时速度或飞行高度层来实现，虽然可以消除当前的冲突，但是，局部调整可能会带来与其他飞行器的新的冲突。

为了解决上述问题，在专利号为ZL201210368083.0的中国发明专利中提出了一种飞行冲突解脱方法及装置，包括：根据获取的n架飞机的飞行计划信息，确定存在飞行冲突，各飞行计划信息包括每一架飞机对应航路的各航路点位置、飞行速度、起飞时间；根据预设的最大起飞延迟时间，对n架飞机中的每一架飞机随机生成m个起飞延迟时间，生成m×n阶初始化变量种群，初始化变量种群为父种群；应用改进的遗传算法对父种群进行X次遗传迭代优化，生成父种群的第X子代种群，X表示预设的遗传迭代次数；在第X子代种群中，确定整体适应度最高的染色体，根据整体适应度最高的染色体，获得所述n架飞机各自对应的最优化的起飞延迟时间；在一定程度上解决了现有的飞行器冲突解脱方法不能提供全局解脱方法的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于人工势场法与蚁群算法的混合多飞行器冲突解脱方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种基于人工势场法与蚁群算法的混合多飞行器冲突解脱方法，包括如下步骤：

S1，将飞机和目的地进行电荷转换，利用人工势场法得到初始路径；

S2，将人工势场法得到的初始路径进行调整，对调整后的路径进行编码，得到权威蚂蚁的觅食路径；

S3，由权威蚂蚁衍生权威蚁群，并利用权威蚁群初始化信息素矩阵；

S4，根据初始化的信息素矩阵，利用蚁群算法迭代寻优，获得最终的冲突解脱方案。

其中较优地，在步骤S1中，利用人工势场法得到初始路径，包括如下步骤：

S11，在目的地设置引力场；其中，势场函数为：

飞机与目的地之间产生的引力为：

S12，当飞机相遇时，飞机产生斥力场为：