题目：机场场面航班离港调度建模及算法研究

空中交通流量的持续快速增长导致交通拥塞和延误的持续增加，机场是进港航班和离港航班交汇的地方，是空中交通流量管理的瓶颈所在。目前我国对终端区航空器的管制和机场场面交通的管制主要依靠经验来进行的。人工处理进离港航班方法效率低，且处理能力有限，在任务繁重的情况下，甚至可能严重危及机场安全运行。因此，针对机场场面航班调度的整个过程进行研究，对于提高繁忙机场的运行效率安全水平，实现空中交通管制现代化、自动化具有重要的现实意义。 本文针对离港排序问题建立了一种基于FCFS（First-Come-First-Served）模式下的离港排序模型。提出了静态离港排序问题的建模思想，按照计划推出时间形成FCFS起飞序列，并作为计算推出时间的约束条件，将滑行过程中的延误完全吸收至停机位，保证无冲突滑行，并进行仿真验证。提出了动态排序的实现流程及动态程序流程。以广州白云机场为仿真场景，搭建了飞机离港排序辅助决策仿真演示系统并详细介绍了系统程序设计和系统模块功能，并通过白云机场离港数据对该系统进行验证。 在上述离港排序优化模型的基础上，进一步研究离港航班调度问题，建立了基于起飞排序的离港调度时间优化模型，当超出机场容量时，为提高航班离港效率，加入改进的起飞排序，容许航班提前推出以充分利用有限的离港航班时隙。基于场面无冲突滑行和放飞间隔等的约束下，以总的离港时间最短为目标建立离港时间优化模型。接着，引入遗传算法并结合罚函数的方式对模型进行求解，仿真验证离港时间减少15%以上。 在上述时间优化模型的基础上，为权衡离港时间和延误代价之间的关系，建立了离港航班多目标优化模型。首先定义了不同机型的单位延误代价，提前/推后单位时间延误代价，接着建立了多约束条件下的以总离港时间和总延误代价最小为目标的双目标优化模型，最后通过双码自适应遗传算法与非支配排序多目标遗传算法相结合的算法，对该模型进行求解，并与FCFS模式下离港进行了比较。 最后，本文提出了一种有效解决场面航班动态选择滑行路径的方法，鉴于离港航班滑行的方向性和滑行线路的有效性，以及滑行过程需要满足最小间隔，通过首先确定一条无边滑行冲突的最短滑行路径，然后优化给出无交叉点冲突时间2个步骤实现航班路径的动态分配，最后采用了最短路径选择算法和遗传算法对该模型进行了仿真验证。