机场场面运动规划方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机场场面运动规划方法和装置，该方法，包括：通过获取机场场面上待优化航空器的推出时刻；确定所述待优化航空器的初始运动路径；根据待优化航空器的推出时刻，对所述初始运动路径进行冲突检测；确定所述初始运动路径存在冲突时，则对优先级低的待优化航空器的当前规划策略进行调整，得到机场场面上待优化航空器的目标规划策略。本发明专利技术实现了同时考虑航空器油耗和滑行行程的机场场面运动规划策略，在提高机场资源利用率的同时，有效降低机场污染气体的排放。

Airport Scene Motion Planning Method and Device

【技术实现步骤摘要】
机场场面运动规划方法和装置
本专利技术涉及民航
，尤其涉及一种机场场面运动规划方法和装置。
技术介绍
随着我国民航业的迅速发展，机场跑道的数量不断增加，航空器的地面运行路径也越来越复杂。因此需要合理规划航空器的运动路径，缩短航空器滑行时间和完成时间，从而提高机场资源的利用率。目前，往往通过合理分配停机位的位置，以及提高机场场面资源利用率为目标，来实现对航空器运动路径的优化。但是，这种方式没有考虑机场的环保要求。据统计，800公里以上的航空器的碳排放中有25％发生在起飞和降落过程，若仅以提高机场场面资源利用率来规划航空器的运动路径，将会造成不必要的能源损耗，增加温室气体的排放。
技术实现思路
本专利技术提供一种机场场面运动规划方法和装置，以实现同时考虑航空器油耗和滑行行程的机场场面运动规划策略，从而降低机场污染气体的排放。第一方面，本专利技术提供一种机场场面运动规划方法，包括：获取机场场面上待优化航空器的推出时刻；确定所述待优化航空器的初始运动路径；根据待优化航空器的推出时刻，对所述初始运动路径进行冲突检测；确定所述初始运动路径存在冲突时，则对优先级低的待优化航空器的当前规划策略进行调整，得到机场场面上待优化航空器的目标规划策略。可选地，所述获取机场场面上待优化航空器的推出时刻，包括：将机场场面上符合滑动时间窗的航空器的集合作为当前种群的一个个体，每个个体对应一组航空器的推出时刻；所述滑动时间窗是指：机场场面上允许航空器推出和降落的预设时间区间，所述预设时间区间是由航空器准备好时间、计划时间、及时性指标决定的；随机生成所述当前种群中个体的开始时间，所述开始时间是指离场航空器的推出时刻；根据所述当前种群中个体的开始时间，生成机场场面上航空器的滑行路径信息，并获取所述滑行路径信息对应的目标函数的值；所述滑行路径信息包括：离场航空器的撤轮档时间、节点等待时间、跑道入口等待时间，以及进场航空器的入停机位时间；目标函数的值包括：油耗、门控时间、跑道排队时间，其中：油耗是由航空器的滑行时间与单位时间油耗决定的，门控时间是由离场航空器推出停机位时间和航空器准备好时间决定的，跑道排队时间是由跑道入口处等待的航空器数量和安全放行间隔决定的；根据目标函数的值对当前种群进行非支配分层排序，并将位于第一层的非支配解存储到解集M中；非支配解是指：支配某一个体的其他个体的数量为0的个体所对应的推出时刻；在当前种群达到预设迭代次数时，将所述解集M中的个体所对应的航空器作为待优化航空器，并输出所述待优化航空器的推出时刻。可选地，在当前种群达到预设迭代次数之前，还包括：对所述当前种群进行复制、交叉、变异操作，得到中间种群，随机生成所述中间种群中个体的开始时间；根据所述中间种群中个体的开始时间，生成机场场面上航空器的中间规划策略，并根据所述中间规划策略计算目标函数的值；对所述中间种群进行非支配分层排序，并将位于第一层的非支配解存储到解集M中；获取所述解集M中的个体的拥挤度，并根据所述拥挤度选取若干个个体构成新种群，将所述新种群作为当前种群，令当前种群的迭代次数的值自增1。可选地，所述确定所述待优化航空器的初始运动路径，包括：获取机场场面布局节点图，所述机场场面布局节点图是指将机场场面上的控制点位置用节点表示，将连接节点的滑行道、跑道、滑行路线用链路表示的地图；确定所述待优化航空器在机场场面布局节点图的初始节点，将所述初始节点作为当前节点；所述初始节点是指：离港航空器的停机位，或者进港航空器的快速脱离道位置；确定所述当前节点不是目标节点时，获取当前节点到邻节点的评价函数值G，并将评价函数值G最小的邻节点作为当前节点；所述邻节点是指与当前节点相邻的节点，包括：跑道出口、跑道入口、滑行道交叉口、进场航空器的停机位、离场航空器的跑道出口；评价函数值G是通过邻节点到当前节点的欧式距离除以航空器的滑行速度计算得到的；确定所述当前节点为目标节点时，生成初始节点到所述目标节点的运动路径，将所述运动路径作为所述待优化航空器的初始运动路径，所述目标节点是指进场航空器的停机位，或者离场航空器的跑道出口。可选地，所述根据待优化航空器的推出时刻，对所述初始运动路径进行冲突检测，包括：根据所述待优化航空器的滑行速度、推出时刻，得到所述待优化航空器经过所述初始运动路径上的各个节点的时刻；判断所述初始运动路径上的节点是否存在时间冲突，所述时间冲突是指在预设时间范围内存在两个及以上的航空器经过同一节点。可选地，所述对优先级低的待优化航空器的当前规划策略进行调整，包括：按照待优化航空器的推出时刻顺序对所述待优化航空器进行优先级排序，推出时刻越早的待优化航空器的优先级越高；对优先级低的待优化航空器采取减速、停机位等待、等待前驱点处等待处理。第二方面，本专利技术提供一种机场场面运动规划装置，包括：获取模块，用于获取机场场面上待优化航空器的推出时刻；确定模块，用于确定所述待优化航空器的初始运动路径；检测模块，用于根据待优化航空器的推出时刻，对所述初始运动路径进行冲突检测；调整模块，用于在确定所述初始运动路径存在冲突时，则对优先级低的待优化航空器的当前规划策略进行调整，得到机场场面上待优化航空器的目标规划策略。可选地，所述获取模块，具体用于：将机场场面上符合滑动时间窗的航空器的集合作为当前种群的一个个体，每个个体对应一组航空器的推出时刻；所述滑动时间窗是指：机场场面上允许航空器推出和降落的预设时间区间，所述预设时间区间是由航空器准备好时间、计划时间、及时性指标决定的；随机生成所述当前种群中个体的开始时间，所述开始时间是指离场航空器的推出时刻；根据所述当前种群中个体的开始时间，生成机场场面上航空器的滑行路径信息，并获取所述滑行路径信息对应的目标函数的值；所述滑行路径信息包括：离场航空器的撤轮档时间、节点等待时间、跑道入口等待时间，以及进场航空器的入停机位时间；目标函数的值包括：油耗、门控时间、跑道排队时间，其中：油耗是由航空器的滑行时间与单位时间油耗决定的，门控时间是由离场航空器推出停机位时间和航空器准备好时间决定的，跑道排队时间是由跑道入口处等待的航空器数量和安全放行间隔决定的；根据目标函数的值对当前种群进行非支配分层排序，并将位于第一层的非支配解存储到解集M中；非支配解是指：支配某一个体的其他个体的数量为0的个体所对应的推出时刻；在当前种群达到预设迭代次数时，将所述解集M中的个体所对应的航空器作为待优化航空器，并输出所述待优化航空器的推出时刻。可选地，所述获取模块，还用于在当前种群达到预设变换次数之前，对对所述当前种群进行复制、交叉、变异操作，得到中间种群，随机生成所述中间种群中个体的开始时间；根据所述中间种群中个体的开始时间，生成机场场面上航空器的中间规划策略，并根据所述中间规划策略计算目标函数的值；对所述中间种群进行非支配分层排序，并将位于第一层的非支配解存储到解集M中；获取所述解集M中的个体的拥挤度，并根据所述拥挤度选取若干个个体构成新种群，将所述新种群作为当前种群，令当前种群的迭代次数的值自增1。可选地，所述确定模块，具体用于：获取机场场面布局节点图，所述机场场面布局节点图是指将机场场面上的控制点位置用节点表示，将连接节点的滑行道、跑道、滑行路线用链路表示的地图；确定所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机场场面运动规划方法，其特征在于，包括：获取机场场面上待优化航空器的推出时刻；确定所述待优化航空器的初始运动路径；根据待优化航空器的推出时刻，对所述初始运动路径进行冲突检测；确定所述初始运动路径存在冲突时，则对优先级低的待优化航空器的当前规划策略进行调整，得到机场场面上待优化航空器的目标规划策略。

【技术特征摘要】
1.一种机场场面运动规划方法，其特征在于，包括：获取机场场面上待优化航空器的推出时刻；确定所述待优化航空器的初始运动路径；根据待优化航空器的推出时刻，对所述初始运动路径进行冲突检测；确定所述初始运动路径存在冲突时，则对优先级低的待优化航空器的当前规划策略进行调整，得到机场场面上待优化航空器的目标规划策略。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取机场场面上待优化航空器的推出时刻，包括：将机场场面上符合滑动时间窗的航空器的集合作为当前种群的一个个体，每个个体对应一组航空器的推出时刻；所述滑动时间窗是指：机场场面上允许航空器推出和降落的预设时间区间，所述预设时间区间是由航空器准备好时间、计划时间、及时性指标决定的；随机生成所述当前种群中个体的开始时间，所述开始时间是指离场航空器的推出时刻；根据所述当前种群中个体的开始时间，生成机场场面上航空器的滑行路径信息，并获取所述滑行路径信息对应的目标函数的值；所述滑行路径信息包括：离场航空器的撤轮档时间、节点等待时间、跑道入口等待时间，以及进场航空器的入停机位时间；目标函数的值包括：油耗、门控时间、跑道排队时间，其中：油耗是由航空器的滑行时间与单位时间油耗决定的，门控时间是由离场航空器推出停机位时间和航空器准备好时间决定的，跑道排队时间是由跑道入口处等待的航空器数量和安全放行间隔决定的；根据目标函数的值对当前种群进行非支配分层排序，并将位于第一层的非支配解存储到解集M中；非支配解是指：支配某一个体的其他个体的数量为0的个体所对应的推出时刻；在当前种群达到预设迭代次数时，将所述解集M中的个体所对应的航空器作为待优化航空器，并输出所述待优化航空器的推出时刻。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在当前种群达到预设迭代次数之前，还包括：对所述当前种群进行复制、交叉、变异操作，得到中间种群，随机生成所述中间种群中个体的开始时间；根据所述中间种群中个体的开始时间，生成机场场面上航空器的中间规划策略，并根据所述中间规划策略计算目标函数的值；对所述中间种群进行非支配分层排序，并将位于第一层的非支配解存储到解集M中；获取所述解集M中的个体的拥挤度，并根据所述拥挤度选取若干个个体构成新种群，将所述新种群作为当前种群，令当前种群的迭代次数的值自增1。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述待优化航空器的初始运动路径，包括：获取机场场面布局节点图，所述机场场面布局节点图是指将机场场面上的控制点位置用节点表示，将连接节点的滑行道、跑道、滑行路线用链路表示的地图；确定所述待优化航空器在机场场面布局节点图的初始节点，将所述初始节点作为当前节点；所述初始节点是指：离港航空器的停机位，或者进港航空器的快速脱离道位置；确定所述当前节点不是目标节点时，获取当前节点到邻节点的评价函数值G，并将评价函数值G最小的邻节点作为当前节点；所述邻节点是指与当前节点相邻的节点，包括：跑道出口、跑道入口、滑行道交叉口、进场航空器的停机位、离场航空器的跑道出口；评价函数值G是通过邻节点到当前节点的欧式距离除以航空器的滑行速度计算得到的；确定所述当前节点为目标节点时，生成初始节点到所述目标节点的运动路径，将所述运动路径作为所述待优化航空器的初始运动路径，所述目标节点是指进场航空器的停机位，或者离场航空器的跑道出口。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据待优化航空器的推出时刻，对所述初始运动路径进行冲突检测，包括：根据所述待优化航空器的滑行速度、推出时刻，得到所述待优化航空器经过所述初始运动路径上的各个节点的时刻；判断所述初始运动路径上的节点是否存在时间冲突，所述时间冲突是指在预设时间范围内存在两个及以上的航空器...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学军，刘帆，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11