[发明专利]一种基于双层协同进化的航路网络拓扑设计方法

摘要

本发明提供了一种基于双层协同进化的航路网络拓扑设计方法，将航路网络规划问题归结为航路网络拓扑连接关系优化问题和航路汇聚点位置布局优化问题，建立多目标优化模型；本发明运用计算几何的方法得出满足约束条件的航路网络拓扑结构，再运用多目标优化算法对航路汇聚点位置布局进行优化，对经过航路汇聚点优化后得到的航路网络全拓扑结构，进行非支配排序，提取和输出航路网络全拓扑结构。本发明建立了航路网络拓扑优化模型，采用分层优化的思路，即“分别优化，总体进化”，逐渐趋向最优结果，可以快速地生成经济、安全的航路网络拓扑结构。

主权项

一种基于双层协同进化的航路网络拓扑设计方法，其特征在于，为航路网络规划问题建立多目标优化数学模型，具体是：设航路网络的节点集合为V(N)，包括m个机场节点子集和n个汇聚点子集U(N)={um+1→,um+2→...um+n→},]]>V(N)＝A(N)∪U(N)；对任意节点vi→∈V(N),]]>有vi→=(xi,yi),]]>xi和yi为节点的位置坐标，当i≤m时，当m＜i≤m+n时，目标函数包括两个：(1)最小化航路网络的运行成本TAC，表示如下：minTAC=minΣi=1m+nΣj=1m+nfij·dij]]>其中，min表示最小化，fij表示从节点i到节点j航段上的流量值，dij表示两个相连节点i和节点j之间的直线距离，当节点i到节点j不相连时dij＝∞；(2)最小化航路汇聚点的飞行冲突系数TFCC，表示如下：minTFCC=minΣi=m+1m+nΣs=m+1m+nΣt=s+1m+n2fsiftiX·ST·cos-1(αsti2)]]>其中，X为飞机巡航时速，fsi表示从节点s飞入汇聚点i航段的流量值，fti表示从节点t飞入汇聚点i航段的流量值；ST为雷达管制下的侧向间隔标准；为从节点s飞入汇聚点i的航段和从节点t飞入汇聚点i的航段之间的夹角；约束条件为：汇聚点的位置处于有限空间范围内；航路网络中任意两条航段之间不能有交叉；航路网络中的航段不能跨越国境线；通过对建立的多目标优化数学模型求解，获取优化后的汇聚点的位置。