[发明专利]基于量子启发式算法的机场滑行道调度方法

权利要求书

1.一种基于量子启发式算法的机场滑行道调度方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)读取机场节点以及飞机起飞计划的数据，并对每条相邻节点之间路径的信息素进行初始化；其中，飞机起飞计划包括飞机弹出的时间、弹出的位置、降落的时间、滑行的时间、滑动的速度以及滑行的终点；

(2)针对每架飞机，读取当前节点、滑行速度和滑行的终点，根据当前节点可选路径的信息素选取对应路径，通过该路径走到相邻下一个节点，随后继续计算后续路径，执行若干次直至走到目标节点或者无路可走；若无路可走，则不更新所走路径的信息素；若成功走到目标节点，则对走过的路径进行内部信息素更新；相邻节点a、b之间的信息素由量子比特Q_a,b表示，其中α²+β²＝1，用量子门U进行更新，更新方式如下所示：

其中，该更新方式中，θ为旋转角度；Q′为旋转后的量子比特；

(3)基于步骤(2)获得每架飞机的可行路径，并进行飞机之间的对头冲击检测、追尾冲击检测以及交叉冲击检测，若存在冲突，则让其中一飞机进行等待，并根据最小安全距离和冲突检测计算该飞机需要等待的时间，重新进行冲突检测，直到达到不冲突为止；

(4)步骤(3)的当前飞机路径为本次迭代的结果，计算出该结果的适应度，并根据适应度大小更新最优解，用该最优解对下一次的每架飞机路径的信息素进行更新；若步骤(3)的迭代次数达到阈值，则输出最优解，否则转步骤(2)。

2.根据权利要求1所述基于量子启发式算法的机场滑行道调度方法，其特征在于：步骤(3)中，所述进行交叉冲突检测时，若满足下式，则不存在交叉冲突：

所述进行追尾冲突检测时，若满足下式，则不存在追尾冲突：

所述进行对头冲突检测时，若满足下式，则不存在对头冲突：

上述式中：N为飞机航班集合，E为节点集，Z表示飞机经过节点的顺序，R_i为飞机i的滑行路径，t_ic为飞机i经过交点c的时间，v_j为飞机j的速度，d为最小安全距离；若飞机i、飞机j的路径存在交点c，此时Z_ijc＝1表示飞机i在飞机j之前到达c点，反之为0。

3.根据权利要求1所述基于量子启发式算法的机场滑行道调度方法，其特征在于：

步骤(3)中，所述飞机等待时间的计算公式为：

w_j＝d/v_j+t_ic-t_jc

其中，该式中w_j为飞机j的等待时间。

4.根据权利要求1所述基于量子启发式算法的机场滑行道调度，其特征在于：步骤(4)中，所述适应度对应的函数为：

其中，σ_i为飞机i的最短路径滑行时间与实际滑行时间的差值；w_i为飞机i等待的时间。

5.根据权利要求1所述基于量子启发式算法的机场滑行道调度，其特征在于：步骤(2)中，所述执行若干次的次数为E/2。

6.根据权利要求1所述基于量子启发式算法的机场滑行道调度，其特征在于：步骤(2)中，θ＝π/20。

7.根据权利要求1所述基于量子启发式算法的机场滑行道调度，其特征在于：步骤(4)中，所述迭代次数的阈值为E×5。