双跑道航班着陆实时调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种航班调度技术，尤其设及一种双跑道航班着陆实时调度方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着世界经济的迅速发展，世界各个国家和地区的空中交通流量不断增 长，空中交通变得越来越拥挤，致使一些大型的机场管制空域，也即机场终端区出现了大量 的航班延误，从而带来巨大的经济损失。因此，空中交通流量管理已经引起了众多学者的关 注。
[0003] 机场终端区的交通流量管理作为空中交通流量管理的一个重要方面，旨在确保安 全的前提下，使到场飞机充分发挥各自的飞行性能，尽量减少飞机之间的相互影响和飞行 延误，提高飞机的正点到达率，而航班着陆调度是终端区交通流量管理的核屯、环节，因此， 对航班着陆调度的优化方法研究具有重大的意义。与此同时，多数国际机场已经建成或正 在建第二条跑道，甚至已经建成多条跑道，都是为了应对机场终端区的拥堵情况，尽量减小 航班之间的相互影响和飞行延误，旨在提高航班的正点到达率。
[0004] 由于双跑道机场越来越多，但目前仅有针对单跑道机场设计的流量管理，无法解 决双跑道航班着陆调度优化问题，因此，如何对双跑道机场终端区内的航班进行流量管理 是亟待解决的关键问题。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种双跑道航班着陆实时调度方法，能够解决现有技术中单跑道机 场流量管理方法无法解决的双跑道机场终端区内航班着陆实时调度优化问题。
[0006] 本发明提供的一种双跑道航班着陆实时调度方法，包括：
[0007] 建立双跑道航班元胞自动机模型，所述双跑道航班元胞自动机模型为二维的2M 大小的网格状元胞自动机，所述二维的2M大小的网格状元胞自动机的两条大小为M的元胞 序列分别代表机场两条跑道所对应的虚拟航线，每条虚拟航线分为M个单位宽度，其中每 条虚拟航线上第0个元胞代表所述机场，第M-1个元胞代表所述机场终端区的边界；
[000引在每个时刻检查所述机场的航班数据，将到达所述机场终端区边界的航班放入所 述双跑道航班元胞自动机模型的第M-1个元胞中，其中，到达所述机场终端区边界的航班 对应的元胞序列根据到达所述机场终端区边界的航班的预定航线确定；
[0009] 根据所述双跑道航班元胞自动机模型中各航班之间的间隔、各航班与所述机场之 间的距离W及各航班所在航线对所述双跑道航班元胞自动机模型中的各航班的飞行速度、 飞行距离W及降落跑道进行更新，W使所述双跑道航班元胞自动机模型中各航班在保证各 航班之间的距离间隔大于安全距离间隔、各航班之间的时间间隔大于安全时间间隔的前提 下使延误着陆代价和提前着陆代价最小；
[0010] 当所述双跑道航班元胞自动机模型中的航班位于第0个元胞时，将所述位于第0 个元胞的航班从所述双跑道航班元胞自动机模型中移除；
[0011] 当所述双跑道航班元胞自动机模型中不存在未降落的航班时，停止更新所述双跑 道航班元胞自动机模型，并将更新后的所述双跑道航班元胞自动机模型中所述航班的着陆 顺序作为双跑道航班着陆实时调度结果输出。
[0012] 本发明实施例提供的双跑道航班着陆实时调度方法，通过建立双跑道航班元胞自 动机模型，将双跑道机场终端区模拟成双跑道航班元胞自动机模型，在每个时刻检查机场 的航班数据，将到达机场终端区边界的航班放入到双跑道航班元胞自动机模型中，根据所 述双跑道航班元胞自动机模型中各航班之间的间隔、各航班与机场之间的距离W及各航班 所在航线对双跑道航班元胞自动机模型中的各航班的飞行速度、飞行距离W及降落跑道进 行更新。该双跑道航班着陆实时调度方法，针对双跑道机场设计，能够实现双跑道机场终端 区内的航班流量管理，体现了该方法在求解双跑道航班着陆实时调度问题上的可行性、有 效性和实时性。
【附图说明】
[0013] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发 明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W 根据该些附图获得其他的附图。
[0014] 图1为本发明提供的双跑道航班着陆实时调度方法的双跑道航班元胞自动机模 型；
[0015] 图2为本发明提供的双跑道航班着陆实时调度方法实施例的流程图示意图。
【具体实施方式】
[0016] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0017] 本发明针对现有技术中的单跑道机场流量管理无法解决双跑道航班着陆调度优 化问题，提出了一种利用二维元胞自动机的更新过程来模拟航班在双跑道机场的着陆过 程。下面，首先来介绍元胞自动机的相关概念。
[001引元胞自动机，也被称为细胞自动机、点格自动机、分子自动机或单元自动机，是一 个时空离散的局部动力学模型，是研究复杂系统的一种典型方法。元胞自动机主要由四部 分构成，分别是元胞、元胞空间、邻居和演化规则。其中，散布在规则格网中的每一个元胞取 有限的离散状态，遵循同样的作用规则，依据确定的演化规则作同步更新。
[0019]由于元胞自动机是一个时间与空间均离散的动力系统，所W，其较适合用来模拟 研究空间复杂系统的时空动态。交通问题中的研究对象，如车辆和人都是不连续的，车流运 动有很大的随机性和不确定性。元胞自动机在模拟各种具有离散型和随机性的自然现象方 面的应用非常广泛，由此启发人们用它来模拟交通问题。该样，将二维交通流元胞自动机模 型引入双跑道航班着陆实时调度问题中，利用元胞代表航班，用元胞状态的更新模拟航班 在终端区的飞行过程，通过特殊设计的规则可W让航班依照其邻居的状态改变自身状态， 最后达到一个较优的着陆顺序。本发明提供的一种双跑道航班着陆实时调度方法，基于元 胞自动机模型中各个元胞的状态更新进行实时模拟航班在机场终端区的飞行过程。
[0020] 图1为本发明提供的双跑道航班着陆实时调度方法的双跑道航班元胞自动机模 型。如图1所示，首先建立双跑道航班元胞自动机模型，并且限定所述双跑道航班元胞自动 机模型为二维的2M大小的网格状元胞自动机，该二维的2M大小的网格状元胞自动机的两 条大小为M的元胞序列分别代表机场两条跑道所对应的虚拟航线，每条虚拟航线分为M个 单位宽度，其中每条虚拟航线上第0个元胞代表所述机场，第M-1个元胞代表所述机场终端 区的边界。并且，元胞在网格水平方向上的状态变化就代表航班在机场终端区沿半径方向 的飞行行为，元胞在网格垂直方向上的状态变化就代表航班在降落跑道上的选择行为。
[0021] 通过建立上述双跑道航班元胞自动机模型，本发明将航班在机场终端区内复杂的 飞行过程模拟成了元胞在二维双跑道元胞自动机中的状态更新过程，根据航班对应降落跑 道的不同，将不同航线上的航班在机场终端区内复杂的飞行过程简化为了航班