题目：基于双层协同进化的航路网络拓扑设计方法

航路网络是实现空中交通的物理空间，其结构合理性影响着我国民航业及航空运输业的发展，对空域使用、通信导航设备布局有着极为重要的影响。因此，为了提高空中运输效能，航路网络的全拓扑结构的优化设计工作就显得尤为重要。航路网络全拓扑设计包括了航路网络拓扑连接关系优化和航路汇聚点布局优化这两个核心问题。目前解决航路网络规划问题主要基于航路汇聚点布局优化，而对航路网络拓扑连接关系优化的工作较为缺乏，这难免会使航路网络设计研究具有一定的局限性。

针对航路网络全拓扑优化问题这一复杂的大规模多目标优化问题，本文设计了基于双层协同进化的航路网络全拓扑优化算法框架，并设计了基于Delaunay三角剖分的航路网络拓扑连接关系优化算法和基于NSGA-II的航路汇聚点布局优化算法，通过实验和仿真验证了本文所提算法的有效性。完成的主要工作包括：

（1）        针对航路网络拓扑设计变量类型多、维度高、求解复杂度高的特点，采用分治思想，将拓扑设计问题分解为拓扑连接关系优化与航路点布局优化两个子问题，提出了包括上层拓扑连接关系优化、下层航路点布局优化的航路网络拓扑设计双层协同进化算法框架，有效降低了问题求解的复杂度。

（2）        针对航路网络拓扑连接关系优化问题的约束条件复杂等特点，本文提出了基于Delaunay三角剖分的航段生成算法，生成全网络航段的同时解决了航段交叉约束问题；并设计了基于分区的航段越境约束处理方法，以线性时间复杂度解决了航段越境约束问题。

（3）        针对航路汇聚点布局优化问题变量维度高、优化目标非线性的特点，以及成本和安全两个互相矛盾的优化目标，本文提出了基于NSGA-II的航路汇聚点布局优化算法，对航路汇聚点的布局进行了全局优化；并设计了局部改进算法，有效缓解了局部冲突过高的现象。

（4）        针对本文设计的算法进行了基于中国现行航路网络数据的实验，通过Windows平台下的C++编程开发实现了基于双层协同进化算法在航路网络设计和规划中的功能，而通过与其他算法的对比实验结果表明了本文所提的方法优于现有方法，证明了本文的航路网络全拓扑设计方法的有效性。