基于Multi—Agent的空中交通流量的探究

黃昱斌

摘 要：調查研究發現，過去傳統空中交通流量仿真過程沒有足夠的靈活性和智能性，針對這種情況，我們在空中交通流量管理領域中應用了分布式人工智能Multi-Agent理論和方法，以便更好的建設實際空中交通流量管理系統，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：Multi-Agent；空中交通；流量管理

在社會經濟飛速發展的過程中，航空運輸業發展迅速，航空運輸給人們帶來了極大的便利，因為有著越來越大的空中交通流量，頻繁出現了空中交通堵塞和航班延誤等問題，造成經濟損失的基礎上，還有諸多的安全隱患存在。因此，如今，非常重要的一個問題就是如何對空中交通流量有效的管理，促使空中交通擁堵和航班延誤問題得到減少。

1 空中交通流量管理

我們將單位時間和空間范圍內通過的飛行器數量稱之為空中交通流量，通過管理空中交通流量，希望可以將現有的空域、機場和管制服務等安全有效的利用起來，最佳運行空中交通流量，促使延誤問題得到減少，機場空域的利用率得到顯著提高。空中交通流量系統比較的復雜，在對系統中各種實體進行描述時，不能夠簡單的利用離散事件系統或連續事件系統。

一是空中交通流量管理系統體系結構：我們將二級體系結構應用到了空中交通流量管理系統中，中央流量管理中心位于頂級，主要是對全國范圍內的飛行計劃進行統籌，對全國范圍內的空中交通流量進行協調管理；飛行情報區級的流量管理中心處于第二級，主要是對區域范圍內的飛行流量進行管理。航路流量管理中心、機場終端區的流量管理中心則處于更下一級。

二是空中交通流量控制措施：從時間角度上來進行劃分，我們可以用戰略流量管理、預戰術流量管理以及戰術流量管理三個方面來劃分空中交通流量管理，文章主要是對戰術流量管理進行了分析，可以將地面等待、修改飛行計劃等策略給應用過來。還可以從其他角度來進行劃分，如從空間角度，則可以劃分為兩個方面，分別是航路流量管理和機場終端區的流量管理；容量限制都是航路和終端區所具備的，區域內的飛行器數量達到一定的數值之后，對于飛行器的飛入就需要限制。如今，有這些流量控制措施得到了較為廣泛的應用：

首先是尾隨間隔，因為空中航路上的飛機飛行速度較快，在飛行過程中，就需要對安全間隔嚴格控制。在流量管理過程中，通過對尾隨間隔進行增大，可以對飛機進入擁塞區域的時間進行推遲。通過對尾隨間隔進行縮小，則可以對部分擁擠的流量進行吸收。

其次是地面等待策略，本種措施指的是對地面飛機的起飛時間進行延遲，用地面等待來替代昂貴的空中等待，其中，空中流量管理最為主要的措施就是地面等待策略。

最后是改航，如果本航路的容量達到相關限值之后，航班就可以對其他的航路進行選擇。還有一種方法是空中等待策略，這種方法指的是飛機盤旋于空中，等到解除了被限制的終端區、扇區以及航路之后，即可飛入。通常情況下，機場終端區同時到達了多架航班，能馬上降落一部分的航班，那么其他航班就需要盤旋于機場上空，等待降落。

2 關鍵Agent設計

一是航班Agent：高度、速度、經緯度以及目的機場等屬性都是航班Agent所具備的，航班Agent也有自己的知識，可以有效通信與區域內的其他航班，對其他航班的實時信息進行獲取，在邏輯推理的過程中，將周圍環境條件以及自身知識給充分納入了考慮范圍。結合邏輯推理的結果，來對自己的行為進行指導和控制。如果航班Agent需要進行調整，需要首先將申請發送給上一級的航路Agent或者機場終端區Agent，上級Agent對其審批之后，航班方可以采取相應的措施，如改航、返回等。將控制行為作出之后，通過交互環境，可以反饋相應的結果。在具體實踐中，空中管制員發揮著十分重要的作用，管制員在指揮空中交通的過程中，除了要結合當前的交通情況之外，還需要將自身的知識和經驗給充分納入考慮范圍。

二是航路Agent：航路點信息、航路的寬度高度、容量信息等都是航路Agent的主要屬性，航路需要對位于航路上的航班Agent進行管理和指揮，要通信與平級的航路Agent和機場終端區Agent，對航班Agent飛入飛出航路的時機進行協調，同時將當前的流量信息報告給上級的AFMCA報告，對上級Agent的命令指示進行接受。航班Agent申請進入航路之前，容量評估是航路首先要進行的，通過評估之后，航路Agent將放行許可發送給航班，如果沒有通過容量評估，需要將流量限制的申請發送給上級Agent，批準之后，航路對航班Agent的飛入申請就不能批準，航班Agent進入航路得到了延緩，航路的交通流量得到了減少。

三是機場終端區Agent：在具體實踐中，機場終端區航班管理存在著較大的難度，包括諸多方面的內容，如機場流量控制、塔臺指揮、場面監視、飛機進離場等。文章結合機場的流量管理過程，在一定程度上簡化了機場終端區；機場首先要綜合性處理當前的雷達信息、塔臺信息和場面信息等，在知識庫中存儲獲得的空情信息以及機場信息等。有Agent要申請進入或者離開機場，結合知識庫中的知識，機場將容量評估給開展下去；比如，有惡劣的天氣氣象出現，可以將0設置為機場容量，對于飛機的飛入飛出進行禁止。通過了容量評估之后，機場就會將一個時隙發送給航班Agent，航班在獲得的時隙中，進入或者離開機場。如果沒有通過容量評估，需要有上級Agent批準，限制機場流量，對于飛機的進入或者離開進行減少。機場終端區Agent對機場內的航班Agent進行管理，還需要通信與平級的航路Agent和機場終端區Agent，對航班Agent飛入飛出機場的時機進行協調，同時將當前流量信息報告給上級的AFMCA，對上級Agent的命令指示進行接受。如果有擁堵問題出現于機場，機場終端區Agent需要采取一系列的措施，來管理流量，如分配航班的進離場時隙分配、要求航班地面等待以及空中等待等。

3 結束語

綜上所述，在過去的空中流量仿真過程中，都是對流量控制措施事先制定，然后對航班飛行計劃進行模擬仿真，這樣在本次仿真過程中，就無法解決出現的容量告警問題，只能夠對流量控制措施進行重新制定，之后再次仿真，這樣靈活性和智能性就得不到保證。針對這種情況，我們在空中交通流量管理中，就可以借助于Agent，來仿真空中流量，實踐研究表明，本種方法可以將空中交通流量優勢更好的表現出來。

參考文獻

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