题目：基于多目标优化的改航策略研究

随着全球对航空运量需求的不断增长，机场与航线密度不断增大，而恶劣天气对航空事业造成的损失也越来越严重。现阶段对于恶劣天气的对策主要是航班被动的地面等待，这使得空域资源得不到良好的利用，同时，造成了大量航班的被迫延误。改航策略可以为这些受天气影响的航班选择避开飞行受限区域并同时保证飞行安全的路线，从而更高效地利用空域资源，减少损失。另外，自由飞行是未来空管系统的发展趋势，飞行员可更灵活地选择飞行路线及速度，使得飞行空域得到更好的利用，并且可以减小飞行时间及燃油消耗。所以，本文的改航模型建立在自由飞行的思想上。

本文针对雷暴等恶劣天气导致的航班延误问题，研究单航班及多航班改航策略，主要工作包括：


提出了一种基于多目标优化的单航班改航模型。首先，使用路径位置以及飞行速度两个决策变量，考虑飞行航程、飞行时间、燃油消耗、平均偏离距离以及改航点及速度改变点个数五个目标函数，以及对于飞机性能、飞行员及管制员的工作负荷、允许飞行空域等约束，建立单航班改航模型。其次，利用结合了扩大支配域的NSGA-II算法对模型求解。

基于提出的单航班改航模型，建立了多航班改航模型。以全部航班的改航总航程、飞行总时间、以及燃油总消耗为目标函数，考虑航班之间的实时安全距离为约束，建立多航班改航模型。然后，利用非支配排序的思想，对多航班改航模型进行求解。