题目：广域航路网络航班飞行路径选择方法研究

随着空中交通运输事业的飞速发展，面对相对有限的空域资源，我国开始面临越来越严重的空中交通拥挤问题。为了使空中交通网络安全、高效、有序的运行，保持空中交通网络的畅通，空中交通管理变得至关重要。空中交通流量管理通过先期流量管理和实时流量管理等手段，合理利用空域资源，减少航班冲突，从而保障空中交通系统运行的安全性、有效性。航班飞行路径选择方法作为流量管理的重要手段之一越来越受到人们的关注。

广域航路网络是空中交通运输业务的实际承载网络，其主要特点有空间范围大、网络的构成要素较多，同时航班飞行业务量分布不均匀，这些导致传统的路径选择方法很难得到令人满意的效果。为了解决日益增长的航空运输量与有限的空域资源之间的矛盾，结合广域航路网络特性，研究航班飞行路径选择方法具有重要意义。

本文将广域航路网络航班飞行路径选择方法作为研究对象，主要包括两部分核心内容：第一部分基于静态全局路由思想，提出一种考虑负载的航班飞行路径选择方法，采用航路网络的实际运行数据对该方法在不同场景下的性能进行评估，并与最短路径路由策略进行对比，说明在网络拥塞的情况下，考虑负载的静态航班飞行路径选择方法能够提升网络性能。第二部分将考虑节点负载的航班飞行路径选择方法与动态局部路由思想结合，并在代价函数中引入航班剩余飞行距离这一要素，针对航段容量受限问题，提出了一种航路点之间进行信息交互的航班路由流程。最后采用航路网络的实际运行数据对该方法进行评估，仿真结果表明本文提出的动态局部航班飞行路径选择方法能有效提升航路网络的容量。

论文的主要工作与特色包括：

（1）针对广域航路网络容量受限的特点，将考虑网络节点负载的代价函数与静态全局路由方法相结合，提出一种静态全局航班路径选择方法，有效提升航路网络在拥塞情况下的性能。在静态全局航班飞行路径选择方法中，航段的初始权重为其长度，代价函数利用航班的负载容量比对该初始权重进行调整。论文结合航路网络特点，在计算负载时充分考虑了不同机场对之间航班分布的非均匀性。仿真结果表明，当网络容量较低较为拥挤时，静态航班飞行路径选择方法能够有效降低网络中过载节点数量，网络性能有一定提升，可以进一步将考虑负载的代价函数推广到航路网络航班动态路径选择方法中。

（2）综合考虑航路网络容量受限和航班飞行距离的重要性，将经静态航路网络验证有效的代价函数进行改进，结合动态局部路由思想，提出一种动态局部航班飞行路径选择方法，在航班飞行距离增加不明显的情况下有效提升了航路网络容量。在代价函数设计中，考虑了与航段和航路点实时负载相关的飞行时间和排队时间，并将航班在最短路径路由条件下的剩余飞行距离考虑在内。在航路点实时转发航班的局部路由流程设计中，与下一航路点进行信息交互，限制以过载航路点为下一航路点的航班的转发，有效利用当前航路点的转发能力。仿真结果表明，在新的代价函数和交互式局部路由流程的共同作用下，航路网络的相变点明显提高，网络容量得到了有效提升，与此同时，航班飞行距离的增加并不明显。