基于多Agent空中交通流量管理系统的体系结构

基于多Agent空中交通流量管理系统的体系结构（精选4篇）

基于多Agent空中交通流量管理系统的体系结构 篇1

基于多Agent空中交通流量管理系统的体系结构

分析总结了中国目前流量管理组织形式的现状,结合具体的实际情况,指出了层级式结构的不足,同时根据多Agent系统的`特点和组织结构,提出了基于多Agent的中国空中交通流量管理系统的组织形式,即中央交通流量管理中心Agent、区域流量管理中心Agent和三级流量管理Agent.详细描述了各个Agent的功能以及之间的工作A-式和合作机制,为中国流量管理系统的建立提供了理论依据.

作 者：赵嶷飞 张亮 王红勇  作者单位：中国民航大学,空中交通管理学院,天津,300300 刊 名：中国民航大学学报  ISTIC英文刊名：JOURNAL OF CIVIL AVIATION UNIVERSITY OF CHINA 年，卷(期)： 25(z1) 分类号：V355.1 关键词：智能交通系统   空中交通流量管理   多 Agent   体系结构   组织形式  

基于多Agent空中交通流量管理系统的体系结构 篇2

1 空中交通流量管理

我们将单位时间和空间范围内通过的飞行器数量称之为空中交通流量, 通过管理空中交通流量, 希望可以将现有的空域、机场和管制服务等安全有效的利用起来, 最佳运行空中交通流量, 促使延误问题得到减少, 机场空域的利用率得到显著提高。空中交通流量系统比较的复杂, 在对系统中各种实体进行描述时, 不能够简单的利用离散事件系统或连续事件系统。

一是空中交通流量管理系统体系结构:我们将二级体系结构应用到了空中交通流量管理系统中, 中央流量管理中心位于顶级, 主要是对全国范围内的飞行计划进行统筹, 对全国范围内的空中交通流量进行协调管理;飞行情报区级的流量管理中心处于第二级, 主要是对区域范围内的飞行流量进行管理。航路流量管理中心、机场终端区的流量管理中心则处于更下一级。

二是空中交通流量控制措施:从时间角度上来进行划分, 我们可以用战略流量管理、预战术流量管理以及战术流量管理三个方面来划分空中交通流量管理, 文章主要是对战术流量管理进行了分析, 可以将地面等待、修改飞行计划等策略给应用过来。还可以从其他角度来进行划分, 如从空间角度, 则可以划分为两个方面, 分别是航路流量管理和机场终端区的流量管理;容量限制都是航路和终端区所具备的, 区域内的飞行器数量达到一定的数值之后, 对于飞行器的飞入就需要限制。如今, 有这些流量控制措施得到了较为广泛的应用:

首先是尾随间隔, 因为空中航路上的飞机飞行速度较快, 在飞行过程中, 就需要对安全间隔严格控制。在流量管理过程中, 通过对尾随间隔进行增大, 可以对飞机进入拥塞区域的时间进行推迟。通过对尾随间隔进行缩小, 则可以对部分拥挤的流量进行吸收。

其次是地面等待策略, 本种措施指的是对地面飞机的起飞时间进行延迟, 用地面等待来替代昂贵的空中等待, 其中, 空中流量管理最为主要的措施就是地面等待策略。

最后是改航, 如果本航路的容量达到相关限值之后, 航班就可以对其他的航路进行选择。还有一种方法是空中等待策略, 这种方法指的是飞机盘旋于空中, 等到解除了被限制的终端区、扇区以及航路之后, 即可飞入。通常情况下, 机场终端区同时到达了多架航班, 能马上降落一部分的航班, 那么其他航班就需要盘旋于机场上空, 等待降落。

2 关键Agent设计

一是航班Agent:高度、速度、经纬度以及目的机场等属性都是航班Agent所具备的, 航班Agent也有自己的知识, 可以有效通信与区域内的其他航班, 对其他航班的实时信息进行获取, 在逻辑推理的过程中, 将周围环境条件以及自身知识给充分纳入了考虑范围。结合逻辑推理的结果, 来对自己的行为进行指导和控制。如果航班Agent需要进行调整, 需要首先将申请发送给上一级的航路Agent或者机场终端区Agent, 上级Agent对其审批之后, 航班方可以采取相应的措施, 如改航、返回等。将控制行为作出之后, 通过交互环境, 可以反馈相应的结果。在具体实践中, 空中管制员发挥着十分重要的作用, 管制员在指挥空中交通的过程中, 除了要结合当前的交通情况之外, 还需要将自身的知识和经验给充分纳入考虑范围。

二是航路Agent:航路点信息、航路的宽度高度、容量信息等都是航路Agent的主要属性, 航路需要对位于航路上的航班Agent进行管理和指挥, 要通信与平级的航路Agent和机场终端区Agent, 对航班Agent飞入飞出航路的时机进行协调, 同时将当前的流量信息报告给上级的AFMCA报告, 对上级Agent的命令指示进行接受。航班Agent申请进入航路之前, 容量评估是航路首先要进行的, 通过评估之后, 航路Agent将放行许可发送给航班, 如果没有通过容量评估, 需要将流量限制的申请发送给上级Agent, 批准之后, 航路对航班Agent的飞入申请就不能批准, 航班Agent进入航路得到了延缓, 航路的交通流量得到了减少。

三是机场终端区Agent:在具体实践中, 机场终端区航班管理存在着较大的难度, 包括诸多方面的内容, 如机场流量控制、塔台指挥、场面监视、飞机进离场等。文章结合机场的流量管理过程, 在一定程度上简化了机场终端区;机场首先要综合性处理当前的雷达信息、塔台信息和场面信息等, 在知识库中存储获得的空情信息以及机场信息等。有Agent要申请进入或者离开机场, 结合知识库中的知识, 机场将容量评估给开展下去;比如, 有恶劣的天气气象出现, 可以将0设置为机场容量, 对于飞机的飞入飞出进行禁止。通过了容量评估之后, 机场就会将一个时隙发送给航班Agent, 航班在获得的时隙中, 进入或者离开机场。如果没有通过容量评估, 需要有上级Agent批准, 限制机场流量, 对于飞机的进入或者离开进行减少。机场终端区Agent对机场内的航班Agent进行管理, 还需要通信与平级的航路Agent和机场终端区Agent, 对航班Agent飞入飞出机场的时机进行协调, 同时将当前流量信息报告给上级的AFMCA, 对上级Agent的命令指示进行接受。如果有拥堵问题出现于机场, 机场终端区Agent需要采取一系列的措施, 来管理流量, 如分配航班的进离场时隙分配、要求航班地面等待以及空中等待等。

3 结束语

综上所述, 在过去的空中流量仿真过程中, 都是对流量控制措施事先制定, 然后对航班飞行计划进行模拟仿真, 这样在本次仿真过程中, 就无法解决出现的容量告警问题, 只能够对流量控制措施进行重新制定, 之后再次仿真, 这样灵活性和智能性就得不到保证。针对这种情况, 我们在空中交通流量管理中, 就可以借助于Agent, 来仿真空中流量, 实践研究表明, 本种方法可以将空中交通流量优势更好的表现出来。

摘要：调查研究发现, 过去传统空中交通流量仿真过程没有足够的灵活性和智能性, 针对这种情况, 我们在空中交通流量管理领域中应用了分布式人工智能Multi-Agent理论和方法, 以便更好的建设实际空中交通流量管理系统, 希望可以提供一些有价值的参考意见。

关键词：Multi-Agent,空中交通,流量管理

参考文献

[1]熊洛, 李毅.基于Multi-Agent的空中交通流量仿真研究[J].航空计算机技术, 2013, 2 (5) :99-101.

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[3]李新华, 张兆宁.基于Agent的空中交通流量管理系统结构研究[J].交通运输工程与信息, 2007, 2 (11) :122-123.

[4]陈旭.现代空中交通管理中的空域规划关键技术探析[J].硅谷, 2014, 2 (3) :199-201.

空中交通流量管理的浅探 篇3

【关键词】空中交通管制；流量管理；湖南空域

航班延误已经成为当今民航界的一大难题，国人经常会面临航班延误晚点的窘境。航班为什么会延误？原因可能是多方面的，其一是空中交通管制。当某一空域或某一航路上的航空器数量达到或接近饱和状态时，就有必要对空中交通流量进行适当的控制，以满足安全的需求。这一过程是由空中交通管制员依据实时的和预测的飞行流量来实施的，目的是缓解航空器数量过多造成的巨大运行和指挥压力。让我们来了解一下空中交通流量管理的概念与实施程序。

1.空中交通流量管理的概念与实施

1.1 定义

空中交通流量管理定义为：为有助于空中交通安全，有序和快捷的流通，以确保最大限度的利用空中交通管制服务的容量并符合有关空中交通服务当局公布的标准和容量而设置的服务。它的目的主要是为空中交通安全、有序和流量的加速提供服务，确保最大限度地利用 ATC 容量，为飞机运营者提供及时、精确的信息以规划和实施一种经济的空中运输，以尽可能准确地预报飞行情报而减少延误。

1.2 实施程序

目前我国分为先期流量管理、飞行前流量管理和实时流量管理三个阶段。

1.2.1先期流量管理

通过调整空域、航线结构，改扩建机场等扩大空域系统容量，采用大型飞机；预测空域容量和流量，优化航班时刻表。

1.2.2 飞行前流量管理

预测空域容量和流量，优化航班时刻表，调整非定期航班。

1.2.3 实时流量管理

预测空域容量和流量，调整航空器起飞时间、飞行航线，时间在起飞前2小时；飞行过程中调速，控制移交点时间，增开扇区，空中、地面等待。

流量管理方法可以分为增加空域容量和调整空中交通流量两大类。增加空域容量的方法含新建、扩建机场和跑道，优化空域结构，改进管制程序，研制大型客机等方法。使用此类方法的难点是涉及范围广、协调困难、周期长，而且这些发展往往是滞后于空中交通的实际增长速度。调整空中交通流量是目前见效最快、使用最普遍的空中交通流量管理方法，含优化定期、非定期航班时刻，调整起飞时刻和飞行航线，增开管制扇区，地面等待，改航，终端区排序等。

2.国内空中交通流量管理面临的主要问题与改进建议

2.1空域结构问题

我国民航管辖的空域范围只有航路，航线和民航机场范围，其余空域都属于空军管辖。近年来，我国空域环境有了一些改善，但具體到终端范围内的空域格局并未得到根本改变。军民航空域相互交织，相互影响，空中交通运行不顺畅，空管运行保障的总质量和总效率不高。另一方面，国内通用航空的管制指挥还依赖于各地区民航空管部门。我国任何通用航空的飞行计划都要提交申请，无形中限制了通用航空器的使用范围，同时也增加了民航空中交通管制的负荷与难度。

空域结构的改革需要自上而下进行，循序渐进的过程。但空域结构改革在当前势在必行应该是一种共识。需要建立适应民用航空运输、 通用航空产业和军事航空协同发展的空域管理体制；同时，改革期间，应该参考国际惯例、 借鉴先进经验，结合我国民航业的特殊性推进空域管理体制调整和改革的进程。期待未来国内的空域结构能够越来越合理，能够跟上民航和通用航空的发展步伐。

2.2航班流不均匀问题

实际飞行中，航空器的流量分布是不可能均匀的。但是在特定时间段和固定空域内的流量是相对集中的，并且存在一定的规律性。首先，飞行流量存在着严重的地区性和航路性，京广，京沪航路集中了全国80%以上的飞行流量。其次，航班流量在时间上的分布也并不均匀，甚至差异较大，出现航班扎堆，造成空域内飞行流量饱和的状态。

造成航班流不均匀的原因是多方面的，一方面说明了当前的航路结构还未达到最佳的合理状态，需要对全国流量高度集中的几条航路进行有效的分流，对其他区域性航路航线进行适当的改航。航路结构的调整和国内空域结构的调整一样，方式也是自上而下的，问题在于航路改革的决策者与地区空域及航路的使用者之间尚未建立起有效沟通，缺乏更为精准合理的空中交通流量信息来源。航路航线改革还处在起步阶段，尚未建立起科学统一的长期改革方案。这应该是未来航路结构改革应该改进的一些方面，并根据改革后的实际航空运输流量不断改进，以达到全国航路航线的合理优化。

另一方面，说明了飞行计划与航班时刻的安排存在不合理之处。航空公司申请长期飞行计划和航班时刻需要考虑经济效益等多方面因素，而各地区空中交通管理机构需要考虑的则是飞行安全和效率，两者之间存在冲突与矛盾。当前的实际情况是航空公司提交长期飞行计划，得到总调批复以后就可以执行，与各地区和机场空管部门并没有达成有效沟通，航班时刻安排有时过于集中，导致航班流量对空域容量造成冲击。未来的改革应该将各地区空管部门的意见和建议纳入到飞行计划和航班时刻安排的决策中，综合考虑各类因素，做出更合理的方案。

2.3流量管理理念与技术手段问题

迄今为止，我国尚未建立起专门的空中交通流量管理系统，也未设立专门的空中交通流量管理机构。因此空中交通流量管理任务只能由空中交通管制部门在实施空中交通管制服务的同时承担，这不仅会给管制人员造成巨大的工作负荷，从而直接影响空中交通管制服务的效能，也不能保证空中交通流量管理的科学决策。随着空中交通密度的增加，空中交通流量管理与空中交通管制的专业化分工是必然的发展趋势。

3.湖南空域空中交通流量管理

3.1湖南空域空中交通流量管理的实施

目前，湖南空域内的空中交通流量管理模式是地面等待为主，空中等待为辅。张家界，常德，芷江，零陵以及衡阳机场的航班放行都由各机场向长沙区域管制室电话申请，长沙区域管制室依据目的地机场的流量控制情况向广州流量控制室或相关区域管制室申请放行。

2014年，中南地区实施了CDM航班协同放行系统，对中南地區京广航路上的航班实施统一放行。由广州流量控制室对中南地区各机场的航班进行统一分配起飞时刻，通过协同放行系统将数据传给中南各区域管制室和机场塔台，实现放行。湖南区域作为其中重要的一环，也实现了黄花，衡阳机场起飞经京广航路的航班的统一放行。

天气原因，军事活动，区域流量等因素都会影响长沙区域管制室对外发布流量控制。这一过程一般是由区域管制室班组领班根据当时的空中流量以及未来几小时内的预计飞行流量做出判断，然后向相关相邻管制区发布落地或飞越湖南空域的航班间隔限制，向塔台发布起飞间隔限制。

3.2湖南空域空中交通流量管理的建议

目前湖南空域的流量管理是由长沙区域管制室领班实施或协调席位管制员发布，这在相当程度上加重了管制员负荷，因此首先需要迫切解决的问题是尽快设立专门的流量管理席位，将领班和协调席位管制员从这部分工作中解放出来，更好的发挥他们的监控和协调的职能。另一方面，设立专门的流量管理席位可以更科学合理地实施流量控制，减少人为因素造成的航班延误。同时，应付日益增长的航班量，需要及时合理地增开新扇区，以缓解管制员指挥压力，从而减小因管制员负荷造成的流量控制。评估未来五至十年内增开扇区数量与所需管制员数量，避免因管制员人数紧张造成的安全隐患。

进一步优化空域结构，改进管制程序。加强与地方空军的交流与协调，争取更多的民航可用空域范围和高度，使用优化直飞程序，实施区域导航RNAV程序，化简飞行冲突调配，以缓解空中交通流量。

积极参与中南地区的CDM协同放行的实施，及时地发现和反馈系统使用中出现的问题，逐渐理顺京广航路，沪昆航路等几条繁忙航路的流量控制，完善空域内张家界，常德，芷江，铜仁等机场的航班时刻放行程序，使流量控制更有条理性。定期评估空域和本场范围内航班时刻的高峰期，参考广州高空及周边管制区发布的流量控制，制定相对合理的流量限制的时间段和大小，确保空域内的空中交通流量高效有序地运行。

4.结束语

空中交通流量管理是一项复杂庞大的系统工程。通过各空管单位各自的实时流量控制的方法只能在短时期内缓解和改善空域内的空中交通流量，未来的发展趋势应该是建立国家级的空中交通流量管理系统，自上而下对空中交通流量进行有序的梳理。同时在改进空域和航路航线结构，优化定期和非定期航班时刻等方面做出有效的改革，借鉴国际先进管理经验，探索出适合国情的流量管理之路。 [科]

【参考文献】

[1]高海军.空中交通流量管理综述.控制工程，2003.0604.

[2]覃睿.国内外空域管理体制比较研究.天津职业技术师范大学学报.2014，第24卷（3期）.

基于多Agent空中交通流量管理系统的体系结构 篇4

关键词：Agent MES 平台 系统设计 总体设计

中图分类号：TP182 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2016）06（a）-0000-00

本文运用构件及分布式对象计算技术构建基于多Agent的MES系统，取得良好的运用效果，推动了MES技术中小企业的推广应用。

1.MES总体设计

1.1 系统总体设计思路

本文将多Agent技术引入到MES系统的分析与设计中，利用多Agent系统的分布式特点，将复杂的问题分解成多个简单的子问题分布求解，构建基于多Agent的MES系统。 MES系统总体设计思路如图1所示。

1.2 MES系统功能模块

本系统根据对MES系统的需求，设计MES系统的功能模块，主要包括物料管理，工单管理， 生产管理， 质量管理， 仓库管理， 追踪追溯六个功能模块，如图2所示

各系统功能模块介绍：

（1）物料管理。该模块主要功能是实现原材料和成品/半成品管理基础资料与物料清单的维护管理。（2）工单管理。管理车间生产过程中工单的生成、记录、流转和统计。（3）生产管理。该功能主要是按照生产线的生产能力、订单的紧急度、生产效率等因素，进行生产任务分配，确保合理安排生产作业的同时能够符合预定交期、符合生产线产能， 并能实时掌握各生产指令的进度状况。（4）质量管理。该模块的功能是根据质量目标来实时记录，跟踪和分析产品和加工过程的质量，以保证产品的质量控制和确定生产中需要注意的问题。（5）仓库管理。对仓库内的原材料、产品等。进行规范管理、提高仓库利用率、大大提高了物流的准确性、实时性等。（6）追踪追溯。通过监视产品在任意时刻的位置和状态来获取每一个产品的历史纪录，该记录向用户提供产品组及每个最终产品使用情况的可追溯性。

1.3调度Agent

调度Agent即通过数据库获得产品工时、设备工时等信息，判断车间工作能力，并根据相关规则进行能力平衡及决策规则、调度算法来最终确定车间的工作任务和作业计划。

2 结语

本文将 Agent 技术与 MES 的任务调度相结合， 以多Agent 技术作为系统的实现形式， 将MES中的各个功能模块通过agent的方式建立，满足生产企业对调度的特殊要求，设计和实现基于多Agent的MES平台，取得非常好的应用效果。

参考文献

[1] 范玉顺，曹军威.多代理系统理论、方法与应用[ M] .北京：清华大学出版社，2002.

[2] 何炎祥，陈莘萌.Agent和多agent系统的设计与应用[M].武汉：武汉大学出版社，2001.

[3] F. Chen， Z. Drezner， J. K. Ryan， etc. Quantifying the bullwhip effect in a simple supply chain： the impact of forecasting， lead times， and information. Management Science.2000，46（3）：436-443.