[发明专利]一种基于元胞自动机的航班调度方法、系统及存储介质

权利要求书

1.一种基于元胞自动机的航班调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所有航道的约束条件集，根据所述约束条件集构建元胞自动机模型；

根据预设调度计划获取所有航班的初始进离场数据集，根据所述初始进离场数据集和所述元胞自动机模型得到初始航班调度计划；

实时获取所有航班的实时进离场数据集，根据所述初始航班调度计划、所述实时进离场数据集和所述元胞自动机模型，得到优化航班调度计划；

获取所述约束条件集的具体步骤包括：

分别沿机场中每个航道的纵向方向，对每个航道进行航道划分，得到所述机场的多个子网格航道；

获取每个子网格航道的GIS地图数据和天气数据，并分别根据每个子网格航道的GIS地图数据和天气数据，判断每个子网格航道的调度类型；

根据每个子网格航道的调度类型，定义对应的速度约束条件、容量约束条件、距离间隔约束条件和时间间隔约束条件；

第h个航道中第k个子网格航道的速度约束条件：

第h个航道中第k个子网格航道的容量约束条件：

第h个航道中第k个子网格航道的距离间隔约束条件：

第h个航道中第k个子网格航道的时间间隔约束条件：

其中，为第h个航道中第k个子网格航道的第i个航班的航班飞行速度，为第h个航道中第k个子网格航道的第i+1个航班的航班飞行速度，V_max1为调度类型为I类时的最大飞行速度，V_max2为调度类型为II类时的最大飞行速度，满足V_max1＞V_max2；为第h个航道中第k个子网格航道的航班容量，N_max为机场最大航班容量，K_h为第h个航道的子网格航道总数，H为总航道数；为第h个航道中第k个子网格航道的第i个航班距离机场的距离，为第h个航道中第k个子网格航道的第i+1个航班距离机场的距离，s_safe1为调度类型为I类时的安全飞行间隔，s_safe2为调度类型为II类时的安全飞行间隔，满足s_safe1＜s_safe2；L_h为第h个航道的航道长度，Δt为预设调度时间间隔阈值；其中，调度类型为I类是指子网格航道处于正常天气情况下的调度类型；调度类型为II类是指子网格航道处于恶劣天气情况下的调度类型；

根据所有航道的所有子网格航道的速度约束条件、容量约束条件、距离间隔约束条件和时间间隔约束条件得到所述约束条件集。

2.根据权利要求1所述的基于元胞自动机的航班调度方法，其特征在于，构建所述元胞自动机模型的具体步骤包括：

选取任一航道，将选取的航道对应的每个子网格航道分别划分为多个元胞，每个元胞为空或被一个航班占据，将每个元胞的格子序号定义为航班距离机场的距离，每个元胞的速度定义为航班飞行速度，基于选取的航道中每个子网格航道的速度约束条件、容量约束条件、距离间隔约束条件和时间间隔约束条件，构建得到选取的航道中每个子网格航道的子元胞自动机模型；

遍历每个航道，构建每个航道中每个子网格航道的子元胞自动机模型；

构建所述机场的调度成本函数，并根据所述调度成本函数以及所有子元胞自动机模型，得到所述元胞自动机模型；

所述调度成本函数的表达式具体为：

其中，Cost(·)为所述调度成本函数，Cost_h为第h个航道的调度成本值，cost_l(j₁)为第h个航道的第k个子网格航道中第j₁个发生延后调度的元胞对应的延后调度代价，cost_e(j₂)为第h个航道的第k个子网格航道中第j₂个发生提前调度的元胞对应的提前调度代价，J_h,k为第h个航道的第k个子网格航道的元胞总数。