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飞机碰撞条件建模方法及应用

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:本案例建模的目的是确定在每个时刻所有飞机不能发生碰撞的条件,首先要计算出每个飞机在每个时刻的位置坐标.进而,就需要知道所有飞机在开始计时时刻的位置,以及经过一段时间飞行后,这些飞机的实际位置,这就要知道每个飞机的飞行路线和飞行速度,进而计算出在一定飞行时间范围内,任意两架飞机的相对位置状态,这就引入了飞机是否能够碰撞的核心指标——两架飞机之间的距离.然后建立基于飞机之间距离不能小于特定要求距离的优

飞机碰撞条件建模方法及应用

本案例建模的目的是确定在每个时刻所有飞机不能发生碰撞的条件,首先要计算出每个飞机在每个时刻的位置坐标.进而,就需要知道所有飞机在开始计时时刻的位置,以及经过一段时间飞行后,这些飞机的实际位置,这就要知道每个飞机的飞行路线和飞行速度,进而计算出在一定飞行时间范围内,任意两架飞机的相对位置状态,这就引入了飞机是否能够碰撞的核心指标——两架飞机之间的距离.然后建立基于飞机之间距离不能小于特定要求距离的优化模型,求出了每架飞机最小的角度调整值.整个模型的建立,体现了数学规划优化模型的典型思想方法,即先通过各种方法计算出相应状态下的各种数据,建立数据模型,再合成建立最优化模型.

从本案例的解决方法来看,对于同一个系统或过程,为了描述和刻画同一个特定的目标,我们可以从不同的角度进行描述,从不同的数值状态建立模型.为了使飞机不发生碰撞,需要计算在飞机进入区域中的有效时间段内的每个时刻t时,所有在区域中的任意两架飞机之间的距离,这是判断两架飞机能否发生碰撞的最直接的判断指标.这个计算首先需要对时间进行分段计算,分别处理不同时间进入区域的飞机群的状态.然后根据对各架飞机可能的进入方向进行角度的选择,获得使飞机都不发生碰撞的最小的角度调整数据.

本模型包含了若干子模型:①任意两架飞机的距离模型;②每架飞机的在区域内的飞行时间模型;③任意两架飞机在区域内不会碰撞的数值标志模型;④使所有飞机进行飞行方向角度调整值总和最小的优化模型.(www.xing528.com)

本模型也包括简化的模型:①延长所有飞机不发生碰撞的时间区域的简化优化模型;②将非线性目标函数分解为2N个线性目标函数的优化子模型;③将碰撞条件等价分解为飞机距离增加型;距离减小但是永远不会碰撞;距离减小客观上存在碰撞,但是碰撞的时间是在区域外面3种情形,从而形成3个约束条件更简明的优化模型,等价于原来的优化模型.

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