基于混合线性整数规划的终端空域航班调度决策方法及系统

1.一种基于混合线性整数规划的终端空域航班调度决策方法，其特征在于，包括：步骤1：从航班信息库获取时间窗内参与调度的航班信息，从运行环境信息库获取环境信息；步骤2：判断是否需要启用滚动时域控制，若不启用，则所有航班参与构建航班调度集合；若启用，则滚动时域步长内的航班参与构建航班调度集合；步骤3：根据业务需求定义决策变量，根据最小化进场航班空中等待时间和最小化进离场航班调度时间偏差构建终端空域单路径航班排序调度模型的目标函数；步骤4：构建终端空域单路径航班排序调度模型的约束条件库；步骤5：依据业务需求选择模型一、模型二或模型三；模型一、模型二和模型三包括约束条件库中的不同约束条件；模型一适用场景为恒定速度且计量点不考虑等待模式，模型二适用场景为飞行速度和间隔参与决策但不考虑等待模式，模型三适用场景为飞行速度和间隔参与决策且考虑等待模式；步骤6：根据所述约束条件库对所选择的模型进行求解计算，得到计算结果；步骤7：根据业务需求对应的模型及计算结果输出所述航班调度集合中需调度航班的决策信息；模型一的决策信息包括进场航班f在v节点的到达时间 、离场航班f在跑道点的离场时间 以及航班通过计量点顺序 ；模型二的决策信息包括进场航班f在v节点的到达时间 、离场航班f在跑道点的离场时间 、航班通过计量点顺序 、航班在各计量点速度值1/ 、航班在各计量点航班对时域飞行间隔保持建议 ；模型三的决策信息包括进场航班f在v节点的到达时间 、离场航班f在跑道点的离场时间 、航班通过计量点顺序 、航班在各计量点速度值1/ 、航班在各计量点航班对时域飞行间隔保持建议 、航班在各计量点所执行的等待时长 ；步骤8：将所述决策信息分别发送至航路管制席位、终端管制席位和塔台管制席位；模型一、模型二的目标函数模型三的目标函数 为进场航班集合， 为离场航班集合， 为航班计划进场时间， 为航班计划离场时间， 为进场航班到达终端走廊口点时间， 为进场航班f在跑道节点的到达时间， 为离场航班f在跑道点的离场时间， 为航班在各计量点所执行的等待时长， 和 为权重因子，满足 ，且 。 2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，当启用滚动时域控制时，添加滚动时域额外约束条件，包括：（1）前序冻结航班跑道分离约束，若与前序冻结航班同跑道则满足最小尾流间隔分离约束；（2）前序冻结航班连续计量节点最小飞行间隔约束，若与前序冻结航班通过相同计量点，则确保后序航班需要满足最小飞行时域间隔约束；（3）前序冻结航班连续计量节点通过唯一性约束，确保在飞行指派过程中仅有一架航班优先通过计量节点。 3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件库中的约束条件包括：（1）终端边界点进场航班时间窗约束；（2）跑道计量点进离场航班时间窗约束；（3）跑道计量点进离场航班尾流间隔约束；（4）终端计量点飞行速度范围约束；（5）进近计量点飞行速度范围约束；（6）终端计量点进场航班过点时间约束；（7）基于等待栈的进场航班过点时间约束，若考虑终端计量点存在等待栈时，约束航班在当前速度下通过相邻终端计量节点飞行时间；（8）进近计量点进场航班过点时间约束；（9）交叉点分离飞行时间间隔表达，依据任意航班对在交叉计量节点的飞行速度量化其所需满足的最小分离时域间隔；（10）连续链路分离飞行时间间隔表达，依据任意航班对在同链路计量节点的飞行速度量化其所需满足的最小分离时域间隔；（11）连续航班公共节点最小分离飞行间隔约束；（12）各计量点航班顺序通过唯一性约束；（13）各计量节点防止超车冲突约束；（14）基于等待栈的计量点允许超车约束；（15）等待栈等待时间范围约束；（16）等待栈等待容量受限约束。 4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，模型一包括约束条件(1)、(2)、(3)、(6)、(8)、(11)、(12)、(13)；模型二包括约束条件(1)、 (2)、 (3)、 (4)、 (5)、 (6)、 (8)、 (9)、 (10)、 (11)、(12)、 (13)；模型三包括约束条件(1)、(2)、(3)、(4)、 (5)、(7)、 (8)、 (9)、 (10)、 (11)、 (12)、(14)、(15)、(16)。 5.一种基于混合线性整数规划的终端空域航班调度决策系统，其特征在于，包括航班信息库、运行环境信息库、调度模型构建模块、求解计算模块、决策指定模块及态势信息显示终端；所述调度模型构建模块用于：从航班信息库获取时间窗内参与调度的航班信息，从运行环境信息库获取环境信息；判断是否需要启用滚动时域控制，若不启用，则所有航班参与构建航班调度集合；若启用，则滚动时域步长内的航班参与构建航班调度集合；根据业务需求定义决策变量，根据最小化进场航班空中等待时间和最小化进离场航班调度时间偏差构建终端空域单路径航班排序调度模型的目标函数；构建终端空域单路径航班排序调度模型的约束条件库；依据业务需求选择模型一、模型二或模型三；模型一、模型二和模型三包括约束条件库中的不同约束条件；模型一适用场景为恒定速度且计量点不考虑等待模式，模型二适用场景为飞行速度和间隔参与决策但不考虑等待模式，模型三适用场景为飞行速度和间隔参与决策且考虑等待模式；所述求解计算模块用于根据所述约束条件库对所选择的模型进行求解计算，得到计算结果；所述决策指定模块用于根据业务需求对应的模型及计算结果输出所述航班调度集合中需调度航班的决策信息；模型一的决策信息包括进场航班f在v节点的到达时间 、离场航班f在跑道点的离场时间 以及航班通过计量点顺序 ；模型二的决策信息包括进场航班f在v节点的到达时间 、离场航班f在跑道点的离场时间 、航班通过计量点顺序 、航班在各计量点速度值1/ 、航班在各计量点航班对时域飞行间隔保持建议 ；模型三的决策信息包括进场航班f在v节点的到达时间 、离场航班f在跑道点的离场时间 、航班通过计量点顺序 、航班在各计量点速度值1/ 、航班在各计量点航班对时域飞行间隔保持建议 、航班在各计量点所执行的等待时长 ；所述态势信息显示终端用于显示所述决策信息；模型一、模型二的目标函数模型三的目标函数 为进场航班集合， 为离场航班集合， 为航班计划进场时间， 为航班计划离场时间， 为进场航班到达终端走廊口点时间， 为进场航班f在跑道节点的到达时间， 为离场航班f在跑道点的离场时间， 为航班在各计量点所执行的等待时长， 和 为权重因子，满足 ，且 。 6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，该系统还包括额外约束构建模块，用于当启用滚动时域控制时，添加滚动时域额外约束条件，包括：（1）前序冻结航班跑道分离约束，若与前序冻结航班同跑道则满足最小尾流间隔分离约束；（2）前序冻结航班连续计量节点最小飞行间隔约束，若与前序冻结航班通过相同计量点，则确保后序航班需要满足最小飞行时域间隔约束；（3）前序冻结航班连续计量节点通过唯一性约束，确保在飞行指派过程中仅有一架航班优先通过计量节点。