【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種航路網(wǎng)構(gòu)建方法，特別是一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法。
技術(shù)介紹
1、本部分提供的僅僅是與本公開相關(guān)的背景信息，其并不必然是現(xiàn)有技術(shù)。
2、航路網(wǎng)是空域內(nèi)航路和航路點的統(tǒng)稱，所有在空域內(nèi)飛行的航路器都需要沿著航路飛行，因而航路網(wǎng)構(gòu)建是保障航班正常飛行的重要環(huán)節(jié)。航路網(wǎng)構(gòu)建的主要難點有三：
3、其一，航路點數(shù)量，假設(shè)極端情況下，空域內(nèi)沒有航路點，所有航班直飛，那么總航程一定最短，但是會讓管制人員難以管理，進而導(dǎo)致空域容量下降。另一個極端情況下，空域內(nèi)有極多的航路點，那么每個航班大概率也可以找到一條類似直飛的路徑，同樣可以讓總航程縮短，但是會導(dǎo)致飛行員和管制員需要面對一個極端復(fù)雜的飛行計劃，同樣不利于航班日常飛行。因此需要尋找合適的航路點數(shù)量，來同時滿足任務(wù)航程較短和管制難度較低的需求；
4、其二，航路點排布，航路是以航路點為基礎(chǔ)構(gòu)建的，在限定了航路點數(shù)量的前提下，航路點的排布將影響到航路的排布，從而影響空域內(nèi)航班的飛行距離，進而影響飛行時長、飛行油耗，因此航路點的合理排布是航路網(wǎng)構(gòu)建中的第二大難題；
5、其三，航路設(shè)計，哪些航路點之間需要連接航路，哪些航路點之間則不設(shè)航路，是航路網(wǎng)構(gòu)建的一大難點，同一航路點上連接過多的航路會帶來管制上的困難，過少的航路則又會影響整個航路網(wǎng)的聯(lián)通度，因此需要尋找合適的算法解決這一難題。
6、在當前的空管領(lǐng)域中，航路網(wǎng)構(gòu)建主要依靠專業(yè)人員經(jīng)驗，效率低下的同時無法保證所構(gòu)建的航路網(wǎng)為最優(yōu)，因而亟需設(shè)計自動化的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，
7、需要說明的是，在上述
技術(shù)介紹
部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)目的：本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)公開了一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，包括以下步驟：
3、步驟1，設(shè)定目標空域，并獲取在目標空域中的可用空域范圍和禁飛區(qū)范圍，形成空域信息數(shù)據(jù)庫；
4、步驟2，獲取在目標空域內(nèi)的所有飛行任務(wù)數(shù)據(jù)，形成任務(wù)數(shù)據(jù)庫；
5、步驟3，對目標空域內(nèi)的航路網(wǎng)進行隨機初始化；
6、步驟4，針對飛行任務(wù)設(shè)計損失函數(shù)，用于表征航路網(wǎng)的優(yōu)劣；
7、步驟5，采用模擬退火方法，以所述損失函數(shù)最小化為目標，迭代優(yōu)化所述航路網(wǎng)，最終獲得最優(yōu)的航路網(wǎng)，完成基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建。
8、進一步的，步驟1中所述的形成空域信息數(shù)據(jù)庫，包括：
9、步驟1-1，在設(shè)定的目標空域范圍中，獲取可用空域范圍信息，并以多邊形的形式存儲在空域信息數(shù)據(jù)庫中；
10、其中，所述多邊形，為按照順序排列的各個頂點的坐標信息，最后一個點與第一個點相連，形成閉合的多邊形；
11、步驟1-2，在設(shè)定的目標空域范圍中，獲取禁飛區(qū)范圍信息，并以多邊形的形式存儲在空域信息數(shù)據(jù)庫中。
12、進一步的，步驟2中所述的形成任務(wù)數(shù)據(jù)庫，包括：
13、步驟2-1，飛行任務(wù)數(shù)據(jù)，包括：所述飛行任務(wù)中的起飛機場即起飛點和降落機場即降落點；
14、步驟2-2，將所述任務(wù)數(shù)據(jù)庫與所述空域信息數(shù)據(jù)庫進行關(guān)聯(lián)，得到任務(wù)集合數(shù)據(jù)庫；所述任務(wù)集合數(shù)據(jù)庫中，包括：任務(wù)列表，以及該任務(wù)所對應(yīng)的空域。
15、進一步的，步驟3中所述的對目標空域內(nèi)的航路網(wǎng)進行隨機初始化，包括：
16、步驟3-1，根據(jù)目標空域大小s和航路點之間期望的間隔大小d，確定目標空域內(nèi)預(yù)計航路點數(shù)量np，以航路點數(shù)量n在可用空域范圍內(nèi)做空間均勻的隨機初始化；其中，所述航路點數(shù)量np，計算方法如下：
17、
18、其中，α表示隨機初始化時航路點的冗余程度；
19、步驟3-2，將隨機初始化后，所有航路點之間間隔小于等于d的點相連，形成航路；
20、步驟3-3，將目標空域內(nèi)的機場與周邊的航路點的距離小于等于d的航路點連接，形成航路；
21、步驟3-4，對照禁飛空域信息，將所有穿越禁飛空域的航路刪除。
22、進一步的，步驟4中所述的設(shè)計損失函數(shù)，包括：
23、設(shè)計當前飛行任務(wù)下的航路網(wǎng)的總損失函數(shù)lall，計算方法如下：
24、lall＝λala+λblb+λclc
25、其中，λa，λb和λc為加權(quán)系數(shù)，la為第一損失函數(shù)，表示總航程帶來的損失；lb為第二損失函數(shù)，表示航路點距離短帶來的損失；lc為第三損失函數(shù)，表示飛行任務(wù)起點和終點無法連通帶來的損失。
26、進一步的，所述的第一損失函數(shù)，計算方法包括：
27、針對所有飛行任務(wù)[t1，t2，…，tn]，基于步驟3獲得的航路網(wǎng)依次規(guī)劃其最短航路為：
28、[r1，r2，…，rn]
29、針對每一條航路，計算其總航程[l1，l2，…，ln]，如果某個飛行任務(wù)在航路網(wǎng)中不連通，則暫時將該航路的總航程記為0，n個任務(wù)的總航程la作為第一損失函數(shù)，計算方法如下：
30、la＝l1+l2+，…，+ln。
31、進一步的，所述的第二損失函數(shù)，計算方法包括：
32、針對每一條航路，檢查其中每一段航路的長度是否小于λd，其中，λ為比例系數(shù)；當檢測到某一段航路的長度小于λd，則將該段航路的長度d與λd之間的差值d′記錄為：
33、d′＝λd-d
34、將所有航路中的每一段航路均檢測并計算后，將所有的差值d′相加作為第二損失函數(shù)lb，計算方法如下：
35、lb＝∑d′。
36、進一步的，所述的第三損失函數(shù)，計算方法包括：
37、針對航路網(wǎng)中不連通的任務(wù)，為其設(shè)置一個單獨的損失l′，并計算第三損失函數(shù)lc，計算方法如下：
38、lc＝n′×l′
39、其中，n′表示全部任務(wù)中在航路網(wǎng)中沒有通路的任務(wù)數(shù)量。
40、進一步的，步驟5中所述的模擬退火方法，包括：
41、步驟5-1，根據(jù)步驟3中進行隨機初始化后的航路網(wǎng)中的航路點和航路分布，計算總損失函數(shù)lall，并定義第一參數(shù)current_loss和第二參數(shù)best_loss來表示當前的總損失函數(shù)和在該周期中最佳的總損失函數(shù)；
42、步驟5-2，根據(jù)所有飛行任務(wù)所經(jīng)過的航路點，將航路點列表劃分為使用中的航路點和非使用中的航路點兩類，對兩類航路點添加幅度不同的隨機擾動；
43、步驟5-3，計算添加隨機擾動后的新的總損失new_loss，如果總損失小于第一參數(shù)current_loss，則將新的總損失new_loss作為第一參數(shù)current_loss，且記本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟1中所述的形成空域信息數(shù)據(jù)庫，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟2中所述的形成任務(wù)數(shù)據(jù)庫，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟3中所述的對目標空域內(nèi)的航路網(wǎng)進行隨機初始化，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟4中所述的設(shè)計損失函數(shù)，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，所述的第一損失函數(shù)，計算方法包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，所述的第二損失函數(shù)，計算方法包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，所述的第三損失函數(shù)，計算方法包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟5-5中所述的退出條件，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟1中所述的形成空域信息數(shù)據(jù)庫，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟2中所述的形成任務(wù)數(shù)據(jù)庫，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟3中所述的對目標空域內(nèi)的航路網(wǎng)進行隨機初始化，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于模擬退火的航路網(wǎng)構(gòu)建方法，其特征在于，步驟4中所述的設(shè)計損失函數(shù)，包括：
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葛昊，王小樂，劉巖，陳平，
申請(專利權(quán))人：中電萊斯信息系統(tǒng)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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