一种基于动态规划与装箱算法的停机位规划方法技术

本发明专利技术提出一种基于动态规划与装箱算法的停机位规划方法，包括：步骤1，构建停机坪的抽象布局，所述抽象布局中包括设置停机坪的面积，在停机坪区域中定义障碍物和服务车道；步骤2，将待停放机型按照其可采取的滑行方式组合形成多组待停放机型与滑行方式的组合，分别计算所述多组待停放机型与滑行方式的占地面积，并根据所述占地面积，计算右侧滑行道宽度；步骤3，将停机位的停机位规划问题视作完全背包问题；每组机型组合被视为待装入的物品，每种机型的价值被视为物品价值，停机坪的可用面积视为背包容量，根据停放条件确定所述每组机型组合是否可以在停机坪停放，并按照每一排的顺序得到所有可能的所述停机位规划得到停机位规划结果。位规划结果。位规划结果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动态规划与装箱算法的停机位规划方法


[0001]本专利技术涉及航空运输领域，主要是一种在应急情况下对大型停机坪内停机位规划的方法。

技术介绍

[0002]目前，针对大型停机坪内停机位规划问题，机场方面仅仅是采用人工规划的方法来解决。一般的解决流程是规划者根据停机坪内经常服务的机型及其各项安全间距标准、不同机型最常采用的滑行方式(方便自滑、依次自滑、顶推就位)、停机坪内部服务车道坐标及宽度、停机坪周边存在的地上障碍物坐标及尺寸等因素，在全面熟悉特定的停机坪内外布局后，人工对停机位的位置进行规划。对于人工规划，虽然此种方法具有较好的灵活性，但由于不同停机坪的实际布局及常用服务机型差别较大，会存在规划周期长、应变能力差、误差概率高等情况。此外，规划者需要在规划前对机场系统、机场构型、机场场道等专业领域具有较深的了解，因此人工规划的时间成本与学习成本较高。
[0003]正常情况下，在民用或军用机场内的大型停机坪首次使用时需要对其内部的停机位进行规划；但在某些应急情况下，需要在较短时间内使停机坪尽可能地容纳数量更多的飞机及更全的机型种类，此时应迅速对停机位、停机线、滑行线进行重新规划。例如，空军的战训任务常临时要求军用机场在某一时刻为大量的主战飞机提供停放场地。因此，在上述场景下，若要实时准确地对停机位布局进行规划，急需建立一种高效精确的算法，来有效地降低规划时长、严格满足安全标准、最大化地提高停机坪利用率，为机场方面提供满足停机需求、安全需求和实时响应需求的停机位规划方案。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于动态规划与装箱算法的停机位规划方法，通过该方法可有效地降低规划时长、严格满足安全标准、最大化地提高停机坪利用率，该方法包括：
[0005]步骤1，构建停机坪的抽象布局，所述抽象布局中包括设置停机坪的面积，在停机坪区域中定义障碍物和服务车道；
[0006]步骤2，将待停放机型按照其可采取的滑行方式组合形成多组待停放机型与滑行方式的组合，分别计算所述多组待停放机型与滑行方式的占地面积，并根据所述占地面积，计算右侧滑行道宽度；
[0007]步骤3，将停机位的停机位规划问题视作完全背包问题；每组机型组合被视为待装入的物品，每种机型的价值被视为物品价值，停机坪的可用面积视为背包容量，根据停放条件确定所述每组机型组合是否可以在停机坪停放，并按照每一排的顺序得到所有可能的所述停机位规划，比较得到最佳的停机位规划结果。
[0008]特别地，步骤1中在停机坪区域中定义障碍物和服务车道包括定义设置障碍物的个数和位置坐标和定义服务车道的位置坐标和宽度。
[0009]特别地，步骤2中，所述滑动方式包括方便自滑、依次自滑、顶推就位；
[0010]当待停放机型的飞机采用所述方便自滑的滑动方式时，采用Length＝F
a
、Width＝F
b
计算得到待停放飞机机型与方便自滑方式组合而得出的占地面积；
[0011]当待停放机型的飞机采用所述依次自滑的滑动方式时，采用Width＝F
b
计算得到待停放飞机机型与所述依次自滑方式组合而得出的占地面积；
[0012]当待停放机型的飞机采用所述顶推就位的滑动方式时，采用Length＝F
a
+D5、Width＝F
b
计算得到待停放飞机机型与所述顶推就位方式组合而得出的占地面积；式中，Length与Width分别表示飞机所占空间的长和宽，通过长和宽的乘积可计算得到飞机的占地面积；F
a
、F
b
、a、b、c、d、e、R分别表示飞机的机长、翼展、前起落架至机头距离、前起落架至主起落架距离、因滑行偏差飞行员调整飞机停放位置时的滑行距离、主起落架轴距、等效主轮宽度、主起落架内轮转弯半径，D5表示飞机机尾距停机坪边缘的安全距离；
[0013]计算右侧滑行道宽度具体包括：
[0014][0015][0016]其中，α表示保证处于滑行状态的飞机的翼尖与障碍物之间的安全距离，β表示保证处于滑行状态的飞机的主起落架外轮与停机坪边线之间的安全距离，Right表示计算右侧滑行道宽度；式中,x
o
表示停机坪右侧最近一个障碍物的横坐标，表示第i架飞机与障碍之间的安全间距，表示第i架飞机与停机坪边线之间的安全间距，N表示待停放机型种类的总数量。
[0017]特别地，步骤3中，停机坪的可用面积视为背包容量，依据如下公式计算背包容量：
[0018][0019]式中，T表示背包容量，L与W分别表示停机坪的长和宽，E
h
表示第h个服务车道的宽度。
[0020]特别地，根据停放条件确定所述每组机型组合是否可以在停机坪停放包括如下步骤：计算待停放机型和滑动方式组合所需的上侧和下侧滑行道宽度；计算某组机型组合应与停机坪左侧边线保持的安全间距。
[0021]特别地，计算待停放机型和滑动方式组合所需的上侧和下侧滑行道宽度，具体通过如下公式获得：
[0022][0023][0024]Top与Bottom分别表示待停放机型和滑动方式组合所需的上侧、下侧的滑行道宽度；F
bi
、d
i
、e
i
分别表示第i架飞机的翼展、主起落架轴距、等效主轮宽度；表示第i架处于滑行状态的飞机与已停放飞机的机头或机尾、坪外障碍物之间的安全间距，表示第i架飞机与障碍之间的安全间距，表示第i架处于滑行状态的飞机与停机坪边线之间的安全间距，将i的值取1到n便可得到Top的值；将i的值取1到N便可得到Bottom的值，y
o
表示停机坪上侧最近一个障碍物的纵坐标。
[0025]特别地，计算某组机型组合应与停机坪左侧边线保持的安全间距，具体包括：可按照下式计算：
[0026][0027][0028]其中α用于表示保证处于滑行状态的飞机的翼尖与障碍物之间的安全距离，β用于表示保证处于滑行状态的飞机的主起落架外轮与停机坪边线之间的安全距离；若停机坪左侧边线外存在障碍物且α＞β，则按照计算左侧滑行道宽度，否则按照Left＝β计算。
[0029]特别地，按照每一排的顺序得到所有可能的所述停机位规划，比较得到最佳的停机位规划结果，进一步包括定义一个全局变量哈希表记录子问题的解，再采用递归的方式对问题进行求解，最终得到一个存有每组机型组合装入背包数量的飞机停放序列。
[0030]有益效果：
[0031](1)本专利技术抽象出了机场的基础布局，并将飞机停放安全标准及规则嵌入算法中，使最终的求解结果更加规范、安全与普适；
[0032](2)本专利技术中根据不同的滑动方式和机型对飞机停放进行灵活适配管理；
[0033](3)本专利技术中计算待停放机型和滑动方式组合所需的上侧和下侧滑行道宽度，充分考虑了不同的机型和跑道特性；
[0034](4)本专利技术中在机场基础布局中还充分考虑了障碍物等设施，并充分考虑了飞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态规划与装箱算法的停机位规划方法，其特征在于，包括：步骤1，构建停机坪的抽象布局，所述抽象布局中包括设置停机坪的面积，在停机坪区域中定义障碍物和服务车道；步骤2，将待停放机型按照其可采取的滑行方式组合形成多组待停放机型与滑行方式的组合，分别计算所述多组待停放机型与滑行方式的占地面积，并根据所述占地面积，计算右侧滑行道宽度；步骤3，将停机位的停机位规划问题视作完全背包问题；每组机型组合被视为待装入的物品，每种机型的价值被视为物品价值，停机坪的可用面积视为背包容量，根据停放条件确定所述每组机型组合是否可以在停机坪停放，并按照每一排的顺序得到所有可能的所述停机位规划，比较得到最佳的停机位规划结果。2.如权利要求1所述的基于动态规划与装箱算法的停机位规划方法，其特征在于：步骤1中在停机坪区域中定义障碍物和服务车道包括定义设置障碍物的个数和位置坐标和定义服务车道的位置坐标和宽度。3.如权利要求1所述的基于动态规划与装箱算法的停机位规划方法，其特征在于：步骤2中，所述滑动方式包括方便自滑、依次自滑、顶推就位；当待停放机型的飞机采用所述方便自滑的滑动方式时，采用Length＝F
a
、Width＝F
b
计算得到待停放飞机机型与方便自滑方式组合而得出的占地面积；当待停放机型的飞机采用所述依次自滑的滑动方式时，采用Width＝F
b
计算得到待停放飞机机型与所述依次自滑方式组合而得出的占地面积；当待停放机型的飞机采用所述顶推就位的滑动方式时，采用Length＝F
a
+D5、Width＝F
b
计算得到待停放飞机机型与所述顶推就位方式组合而得出的占地面积；式中，Length与Width分别表示飞机所占空间的长和宽，通过长和宽的乘积可计算得到飞机的占地面积；F
a
、F
b
、a、b、c、d、e、R分别表示飞机的机长、翼展、前起落架至机头距离、前起落架至主起落架距离、因滑行偏差飞行员调整飞机停放位置时的滑行距离、主起落架轴距、等效主轮宽度、主起落架内轮转弯半径，D5表示飞机机尾距停机坪边缘的安全距离；计算右侧滑行道宽度具体包括：计算右侧滑行道宽度具体包括：计算右侧滑行道宽度具体包括：其中，α表示保证处于滑行状态的飞机的翼尖与障碍物之间的安全距离，β表示保证处于滑行状态的飞机的主起落架外轮与停机坪边线之间的安全距离，Right表示计算右侧滑行道宽度；式中,x
o
表示停机坪右侧最近一个障碍物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓晨，温珂，姚嘉陵，李大鑫，张高天，王莉，庄育峰，李金朋，黄文广，
申请(专利权)人：中国人民解放军九三一一四部队，
类型：发明
国别省市：