基于Agent的機位分配系統建模研究

黃慧敏

摘 要

通過優化機位分配系統對機位資源實時調配，提高效率。根據機位分配規則，通過引入Agent技術，提出了基于Agent的機位分配系統的設計思路和系統架構，研究各Agent的結構功能、通信機制和協作機制。

【關鍵詞】機位分配 Agent 多Agent系統

隨著航班量快速增加，機場機位資源日趨緊張。機位分配問題主要研究航班占用的機位和占用時間，優化機位分配方案有利于提高機場的運行效率，目前研究多局限于根據航班計劃提前制定出靜態分配計劃，不能根據航班動態實時調整。本文基于Agent建立機位分配系統模型，利用Agent之間的通信協作優化機位分配過程。

1 基于Agent的機場停機位分配系統

機位是飛機地面作業的場所，機位分配系統是給進港航班分配機位，研究過程從進港開始至離港結束。本文中整個Agent系統包括五類Agent：任務Agent、動態Agent、飛機Agent、機位管理Agent和機位Agent。基于面向對象的思想，系統采用混合型Agent結構，任務Agent、動態Agent和機位管理Agent是管理者，側重為慎思型Agent，飛機Agent和機位Agent作為功能執行者，側重為反應型Agent。單個Agent內部由感知器、緩沖區、推理機、知識庫、響應器和注冊機組成。

2 多Agent系統的通信機制和協作機制

2.1 Agent系統的通信機制

Agent之間的通信主要有黑板系統和消息傳遞方式。黑板提供公共工作區，Agent可以隨時訪問黑板，Agent之間不發生直接通信。消息傳遞，消息在兩個Agent之間直接交換，發送者給消息指定接收地址，符合接收地址的一個或一組Agent才能讀取這條消息，由通信協議明確規定通信過程、通信語言、消息格式。本文采用兩種方式結合作為多Agent的通信機制。

2.2 Agent系統的協作機制

本文中多Agent系統中的沖突分兩種：資源沖突，多個航班在同時爭奪有限機位，系統不能同時滿足所有請求；結果沖突，不同Agent對同一問題求解結果不符。各Agent協作執行系統的既定義任務，不斷響應環境和任務的動態，實時調整分配方案。Agent交互過程分為制定機位分配計劃和執行機位分配計劃兩個階段，分別采用不同的交互模型。交互關系如圖1所示。

制定計劃階段：系統根據航班計劃創建飛機Agent來收集飛機到港計劃，并發送給任務Agent；任務Agent再創建對應的動態Agent；動態Agent按照航班過站作業流程，將航班過站計劃發送給機位管理Agent；機位管理Agent根據分配策略，生成分配計劃并發送給任務Agent；機位Agent根據分配到的任務修改自身的狀態信息；任務Agent通過仿真試驗評價各子計劃，并匯總出整個機位分配計劃；機位Agent完成任務后，任務結束，顯示狀態空閑，進入下次任務分配。

執行計劃階段：核心是動態Agent，通過動態Agent以及機位管理Agent間的實時交互，對系統進行實時控制。飛機到港后，由飛機Agent向動態Agent發送該航班的實際到港信息；動態Agent根據該航班的實際到港信息和到港計劃，判斷該航班能否按預定機位分配計劃完成過站作業并按時離港；若是，則由動態Agent按預訂計劃指揮任務執行；若否，則由動態Agent向機位管理Agent發出協助處理請求，由機位管理Agent根據機位Agent的狀態選擇發送協助請求，機位Agent評價自身協助處理能力，自行決策是否協助處理；機位管理Agent根據各機位Agent的反饋做出選擇并將協作策略反饋給動態Agent；若當前沒有滿足動態Agent請求的策略時，動態Agent向任務Agent申請重新生成計劃。

3 結語

本文提出了基于Agent的機位分配系統架構，明確了各Agent之間的通信機制與協作機制。需進一步研究Agent推理決策、沖突協調等方面，并在Agent的類架構中加入優化算法，進行系統仿真測試。

參考文獻

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作者單位

中國民用航空華東地區空中交通管理局 上海市 201101