[发明专利]一种基于分布鲁棒优化的管型航路时变网络设计方法

权利要求书

1.一种基于分布鲁棒优化的管型航路时变网络设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，根据管型航路网络布局，构建管型航路网络有向图G＝(N,A)，其中，N表示管型航路网络节点的集合，A表示节点互连的航段的集合；

步骤2，根据待设计时间段的航班运行数据，筛选出其中起飞机场和到达机场均在管型航路网络内的航班，构建每个航班的飞行路径有向图G_f＝(N_f,A_f)，其中，N_f表示航班f飞行经过的节点集，A_f表示航班f飞行经过的航段集，

步骤3，将管型航路网络中各航段在各时间片段的状态作为决策变量，构建管型航路时变网络多目标组合优化模型的目标函数和约束条件；

步骤4，通过分布式鲁棒优化方法，对管型航路时变网络多目标组合优化模型的目标函数进行优化，并采用快速非支配多目标优化算法NSGA-II对优化后的目标函数进行求解，得到待设计时间段的管型航路时变网络。

2.根据权利要求1所述基于分布鲁棒优化的管型航路时变网络设计方法，其特征在于，所述步骤3的具体内容如下：

3.1，用管型航路网络中各航段在各时间片段的状态作为决策变量，为0-1变量，1表示激活，0表示关闭，m,n表示航段两端的节点，m,n∈N_f，t表示时间片段，表示时间片段的集合；

3.2，构建相互制约的目标函数o₁(μ)和o₂(μ)，o₁(μ)表示管型航路网络可服务的航班量，o₂(μ)表示管型航路网络平均占用率；

则管型航路时变网络多目标组合优化模型的目标函数为：max_μo₁(μ),o₂(μ)；

其中，表示在第t个时间片段开始时已存在于航段(m,n)内的航班量，表示在第t个时间片段进入航段(m,n)的航班量，ρ表示由于某个时间片段的停用导致航班从管型航路飞离的惩罚系数；

3.3，构建管型航路时变网络多目标组合优化模型的约束条件如下：

其中，表示在第t个时间片段飞离航段(m,n)的航班量。

3.根据权利要求1所述基于分布鲁棒优化的管型航路时变网络设计方法，其特征在于，所述步骤4的具体内容如下：

4.1，设置为第t个时间片段航段(m,n)的空中交通需求变化的随机向量，从而调整目标函数为：

则管型航路时变网络多目标组合优化模型优化后的目标函数为：

其中，表示第t个时间片段航段(m,n)的空中交通需求变化量，表示候选分布D下的期望值，Ω(q)表示分布式不确定集，表示在第t个时间片段开始时已存在于航段(m,n)内的航班量，表示在第t个时间片段进入航段(m,n)的航班量，ρ表示由于某个时间片段的停用导致航班从管型航路飞离的惩罚系数，表示管型航路网络中各航段在各时间片段的状态，表示时间片段的集合；

4.2，设定q服从离散分布并且每个时间片段的分布是独立的，给定的单变量概率密度函数P_0,i，给出零假设对零假设进行卡方检验，得到离散分布对应的置信度，对所有置信度进行比较，将最高置信度对应的离散分布作为候选分布D；

4.3，采用快速非支配多目标优化算法NSGA-II对优化后的目标函数进行求解，得到待设计时间段的管型航路时变网络。