مقاله الگوریتم های ژنتیكی به كاربره شده در مدیریت ترافیك هوایی

توضیحات

  مقاله الگوریتم های ژنتیكی به كاربره شده در مدیریت ترافیك هوایی دارای 45 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله الگوریتم های ژنتیكی به كاربره شده در مدیریت ترافیك هوایی  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله الگوریتم های ژنتیكی به كاربره شده در مدیریت ترافیك هوایی،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله الگوریتم های ژنتیكی به كاربره شده در مدیریت ترافیك هوایی :

الگوریتم های ژنتیكی به كاربره شده در مدیریت ترافیك هوایی

افزایش ترافیك هوایی، از زمان شروع تجارت هوایی، باعث مشكل اشباع در فرودگاهها، یا مكانهای فضایی شده است. در حالی كه هواپیماها ارتقاء می یابند و اتوماتیك تر می شوند. اما هنوز كنترل ترافیكی بر پایه تجربیات انسان است. مطالعه حاضر ، دو مشكل مدیریت ترافیك هوایی (ATM) را به جزء بیان می كند، كه برای آنها راه حل های بر پایه الگوریتم ژنتیكی وجود دارد. اولین كاربرددر رابطه با مشكل enroute است و دومین كاربرد در مورد مشكلات مدیریت ترافیكی در سكوهای فرودگاهها است.

91) راه حل درگیریهای Enroute = كنترل ترافیك هوایی (ATC) می تواند توسط یك سرس از فیلترها نشان داده شود، جایی كه هر فیلتر یك ؟ خاص دارد و افق های خاص محیطی و موقتی را اداره می كند. 5 سطح (لِوِل) قابل تشخیص است. در دوره طولانی (بشتر از 6 ماه) ترافیك در یك روش میكروسكوپی می تواند برنامه ریزی شود. برای مثال مردم با یك نمودار ترافیكی روبرو هستند كه اندازه های كمیته ، كه برنامه های ساعتی و موافقت با ارتش را مورد توجه قرار داده است، به كاربرده می شود برای فرهنگ هواپیمایی در زمانهای اوج یعنی بعد ظهر جمعه.

در دوره كوتاهتر ، معمولاً در مورد تنظیمات قبل ، صحت می شود. این مورد شامل برنامه ریزی كردن روز ترافیك ، یك یا دو روز قبل تر می شود. در این مرحله ، اشخاص ایده مشخصی درباره بیشتر برنامه ی پرواز و ظرفیت كنترل هر مركز دارند. حداكثر جریان هواپیما كه می تواند یك قطر را سوراخ كند. ظرفیت قطر نامیده می شود. این عمل توسط CFMU3 انجام می شود. ترافیك میان آتلانتیك برای مثال در این مرحله مورد توجه قرار می گیرد. راههای هوایی، تنظیم ساعت های

پرواز و حالت هوا مورد توجه قرار می گیرد. به طور كل این شغل توسط FMP4 در هر مركز صورت می گیرد. آخرین فیلتر ، فیلتر تاكتیكال است كه با كنترل داخل یك قطر بستگی دارد. زمان متوسطی كه یك هواپیما در یك بخش صرف می كند حدود 15 دقیقه است. اینجا میزان رویت كنترل كننده كمی بالاتر از میزان دریافت طرحهای پرواز است چند دقیقه قبل از ورود هواپیما به بخش. كنترل كننده وظیفه چك كردن، حل اختلافات و همپایه بودن با بخش های همسایه را تضمین می كند. در این حالت تعیین تعریف برخورد مطلوب است. دو هواپیما با هم برخورد دارندوقتی كه فاصله جدایی افقی بین آنها كمتر 5 مایل باشد و تفاوت انها در ارتفاع كمتر از 1000 فیت باشد. روش هایی كه توسط كنترل كننده برای حل این برخورد به كار می رود بر پایه مسائل زیر است.

بر روی تجارب قبلی و هر دانش خلاقی. وقتی كه چند جفت از هواپیماها در اختلاف مشابهی با هم تماس دارند، آنها با ساده كردن مشكلات شروع می كنند كه فقط اختلافات ابتدایی را داشته باشند.

برای حل فیلتر اضطراری به نظر نمی رسد كه مداخله كند به جز مواردی كه سیستم كنترل دچار نقض شده یا اینكه ضعیف شده است. برای كنترل كننده ، آشیانه اطمینان مسیر هر هواپیما را با افق موقت چند دقیقه ایی پیش بینی می كنند. از موقعیت های رادار و الگوریتم های ادامه دار استفاده می كند و یك اخطار را در لحظه برخورد بوجود می آورد. این یك راه حلی را برای برخورد پیشنهاد نمی كند. به طور كل TCAS به نظر می رسد كه از چنین تصادفی جلوگیری

كند. پیش بینی موقت كمتر از یك دقیقه است (بین 25 تا 40 ثانیه) بنابر این بسیار دیر است برای كنترل كننده مانور هواپیما را، همانطور كه تخمین زده شده كه نیاز به حداقل زمان 1 تا 2 دقیقه برای آنالیز كردن موقعیت دارد راه حلی را پیدا كنند و آنرا به هواپیماها اطلاع دهند. به طور عمومی TCAS، هواپیمای اطاف را جستجو می كند و به خلبان برای حل برخورد پیشنهاداتی می كند. این فیلتر باید برخورد غیر قابل پیش بینی را حل می كند، برای مثال وقتی كه یك هواپیما

از سطح پرواز خود بالاتر رفته است یا یك مشكل تكنیكی كه به طور قابل توجهی ارتفاع آنرا پایین آورده است. كاربردهای پیشنهاد شده در این بخش با فیلتر تاكتیكال ارتباط دارند: دانستن موقعیت هواپیما در لحظه حاضر و موقعیت بعدی آنها، را بوجود نمی آورد. راه حل برای پایه چندین تصور است. یك هواپیما نمی

تواند سرعت خود را تغییر دهد (یا بسیار آرام باید این كار را بكند) مگر در مواقع فرود. نباید اینطور تصور شود كه یك هواپیما با سرعت انی پرواز می كند، به غیر مواردی كه سطح بندی می شود و هیچ بادی وجود ندارد. به علاوه در طول فرود و بلند شدن ، مسیر آن یك خط صاف نیست. هواپیماها در مسیر چرخش خود در فشار هستند. به طور عمومی خلبانها مانور افقی را به عمودی ترجیح می دهند مگر در هنگام بلند شدن یا نشستن. اگر چه امروزه خلبانهای اتوماتیك قرتمندتر از خلبانهای انسانی هستند (در موقعیت های نرمال پرواز) برای مواقعی كه حقیقی به نظر می رسد توجه كردن به این مسیرها كه توسط انسانها قابل

دسترسی نیست.
خلبان. نامطمئنی بین سرعت فرود آمدن و بلند شدن بسیار زیاد است (بین 10% و 50% سرعت عمودی). در طول مسافرت ، نااطمینانی در سرعت كاهش می یابد. بعد از آن ، نا اطمینانی به همراه گذشت زمان بیشتر نمی شود، همانطور كه یك هواپیما، ارتفاع خود را كاملاً خوب نگه داشته است. تقریباً غیر ممكن است كه به دنبال راه حل های آنالیتكی برای حل مشكل برخورد باشیم . اما، اصلی ترین مشكل از پیچیدگی مشكل بوجود می آید. بخش اول این فصل ، به معرفی بعضی از توضیحات می پردازد كه حل مشكل برخورد برای ما قابل فهم تر می كند و بخش دوم به تاریخچه ایی كوتاه از الگوریتمهای آزمایش شده برای این مشكل و محدودیتهای آن می پردازد. قسمت سوم مدلهای مشكل را به جزء بررسی می كند و پیشرفت الگوریتم ژنیتكی برای حل مشكل در بخش چهارم وجود دارد كه با آمارهای ؟ بدست آمده دنبال می شود.

119) پیچیدگی حل مشكل برخورد= یك برخورد را می توان به صورت زیر توضیح داد:
یك برخورد یعنی برخوردی بین دو هواپیما در طول یك زمان داده شده از مسیر پیش بینی شده، گرفتن نااطمینانیها در مسیر.
كلاسهای معادل مربوطه به عنوان دسته و مجموعه برخورد هواپیما یا مجموعه ایی از اندازه n می تواند شامل شود به برخوردهای قوی n. توجه كردن به فقط هواپیمای افقی ، نشان می دهد كه تمام راه حل های قابل قبول شامل 2n(n-1) اجزای مرتبط، تحت این تصور كه یك متر مناسب به كاربرده شده كه نیاز دارد به

اجراهای زیادی از الگوریتم جستجو بنابر این برای مجموعه هواپیمای 6،32768 عضو متصل پیشنهاد می شود. در حقیقت اگر عملكرد هواپیما مورد توجه قرار گیرد، تمام اجزای مرتبط لازم نیست كه مورد بررسی قرار گیرد. با آرام كردن محدودیت های جدا كننده، مشكل شبیه یك مشكل جهانی می شود كه حداقل شامل بهینه های داخلی می شود مانند اجزای متصل. اضافه كردن بعد عمودی خصوصیت تركیبی مشكل را كم نمی كند.
219) وجود مترهای حل كننده:

اولین پروژه اتوماتیك كنترل ترافیك ، آمریكایی بود و در شروع دهه 80 بوجود امد، اما قادر به حل مجموعه سایز 3 یا بیشتر نبود. پروژه اروپایی ARC2000 یك متر از نارساییهای ممتر لوله چهار بعدی را پیشنهاد كرد كه مسیر n+1+h هواپیما در محیط n كه قبلاً مسیرش محاسبه شده بود. ارتقاء دهد.
این مدلها شكیات را مورد توجه قرار ندادند و قادر نبودند با حجم عظیم ترافیك مواجه شوند. در نهایت پروژه تجربی اروپایی FREER در سال 1995 كامل شد. و پیشنهاد كرد كه می تواند برخورد هواپیماها را حل كند. مشكل همپایه بودن بین هواپیماها با به كار بردن قوانین قبلی هدایت می شد ، كه مانند استفاده كردن از ؟ تكراری مانند ARC2000 بود، كه قادر به مواجه شدن با مجموعه های بزرگتر نبود.

روش های تئوری : در میان تئوریهای به كار برده شده برای حل مشكل ، ما ابتدا می توانیم به تكنیك های Zeghal اشاره كنیم. با توجه به این روش، هواپیما توسط اهدافش جذب می شود و توسط هواپیمای نزدیك برگردانده می شود. متد وقتی كه تراكم كم است، خوب عمل می كند، اما وقتی ترافیك زیاد است بهم ریخته عمل می كند. به علاوه ، مدل تصور می كند كه پروازها كاملاً اتوماتیك هستند، همانطور كه مسیرها می توانند دائماً تغییر یابند. روش های مشابه كه از

زمینه های قوی استفاده می كردند توسط عدم هوانوردی سازمان Berkeley آزمایش شد، اما در آن زمان آنها قادر به حل بیشتر از سه مجموعه هواپیما نبودند. این روش بسیار شبیه بود به عملكرد نشان داده شده توسط شبكه هایی كه مترهای آزمایش بر پایه LOG (CENA-ENAC) بودند كه نمی توانستند به مجموعه های پیچیده افزایش یابند. بلاخره ، میان روش های جهانی برای مجموعه های پیچیده، اولین كار اصلی توسط (فردن)Feron انجام شد. او از برنامه های معین

برای تعیین كردن مسیر راه حل برای هر جفت از هواپیماهای برخوردشده استفاده كرد: پس یك متد ارتقاء دهنده محدب كه شامل محدودیت های محدب می شد به كار برده شد برای محاسبه كردن مانور. به هر حال این روش در تمام موارد راه حل قابل قبولی را ارائه نمی داد. اضافه كردن صدای رَندُم به پیشرفت سرعت موفقیت كمك كرد. محدوده ساده مدل انتخاب شده، محدوده كوچكی را برای كاربرد موفق آن در موقعیت های پیچیده فراهم كرد. در نهایت LOG محدودیت ها و شاخه های فاصله را آزمایش كرد، كه می توانست مشكل را در دسته های كوچك حل كند. اما قادر در نبود آن را برای دسته های بیشتر گسترش دهد. تا این تاریخ فقط الگوریتم ژنتیكی توانست مجموعه های بزرگ را در زمان قابل قبول حل كند .

319) مدل كردن مشكلات با توجه به شبهات:
اول از همه یك زمان جستجو TW توضیح داده می شود و یك تقلید كننده موقعیت آینده هواپیما را در قالب زمان ارزیابی می كند. این تقلید كننده شبهات در سرعت افقی و عمودی هواپیما را مورد توجه قرار می دهد همانطور كه در شكل 1-9 نشان داده شده است. در هواپیمای افقی ، هواپیما توسط یك نقطه در لحظه شروع ارائه می شود. در مدت زمانع این نقطه ، بخشی می شود كه در طول آن به طور افزایش ادامه می یابد. وقتی مسیر عوض می شود (t=4 در)

بخش ناقض می شود در حالی كه مسیر (بردار) جدید سرعت را دنبال می كند. هواپیما پس توسط یك شكل چهار گوش هواپیمانشان داده می شود. به كار بردن یك تغییر جدید (t=7 در) شكل چهار گوش هواپیما را به شش گوش تغییر می دهد و به تعبیر عامتر به بردار (مسیر). در هواپیمای عمودی یك سیلندر می تواند توضیح داده شود كه ارتفاع آن با زمان افزایش می یابد. وقتی كه هواپیما به سطح مطلوب پرواز می رسد (t=8 در) بالای سیلندر ، ارتفاع آنرا دیگر تغییر نمی دهد و انتهای سیلندر شروع به بالا رفتن می كند، تا زمانی كه سطح پرواز می رسد.

جستجو برخورد:
برای جستجوی برخوردهای قوی بین هواپیماها ، لازم است كه در هر زمان، فاصله افقی بین مسیرها و فاصله عمودی بین سیلندرهایی كه دو هواپیما را نشان می دهد، اندازه بگیریم. برخورد وقتی اتفاق می افتد كه استاندارهای عمودی و افقی به طور همزمان ؟ می كنند.
مدل كردن مانور برای اجتناب:
برای احترام گذاشتن به هر دو خلبان و نحوه انجام هواپیماها مانور ساده ایی را توضیح می دهیم: در هواپیمای افقی، مانور یك تغییر بالایی از 10 و 20 تا 30 درجه به راست و یا چپ است ، كه در زمان t=0 شروع می شود و در زمان t=1 تمام می شود. در هواپیمای عمودی مانور پیشنهاد می كند با توجه به حالت پرواز كه در آن حالت هواپیما قرار دارد. بنابر این همانطور كه در شكل 92 نشان داده شده، وقتی هواپیما بالا می رود، می تواند بالا رفتن خود را در t=0 نگه دارد و دوباره آنرا در t=1 شروع كند. در حالت گردش و سفر ، می تواند به پایین ترین سطح پرواز پایین آید (1000 فیت پایین) در زمان t=0 و به اولینسطح پرواز در زما t=1 بپیوندد. وقتی هواپیما بیشتر از 50 نُتیكال از فرودش ، پایین تر است ، می تواند فرودش را در زمان t 0 پیش بینی كند و فرود را در زمان t1 نگه دارد كه به مسیر فرود خود بپیوندد. برای اینكه مانور قابل بدست آوردن باشد فقط یك مانور در هر زمان به خلبان داده می شود. مانور جدید فقط وقتی به او پیشنهاد می شود كه اولید مانور تمام شده باشد. بنابر این یك مانور توسط گونه مدل می شود. نوع اول عینی است كه نوعی از مانور را نشان می دهد (درجه 30-و20- و10-.30 و20 و10 ) یا مانور عمودی دو نوع دیگر t0 وt1 انواعی هستند كه شروع و پایان مانور را نشان می دهند.

مدیریت زمان واقعی:
راه حل انجام می شود در زمان پیش بینی شده TW (بین 10 تا 15 دقیقه) و موقعیت هر ؟ دقیقه Updeate می شود (2 تا 3 دقیقه در عمل). شكل 3-9 مدل زمان واقعی را نشان می دهد. سه دور در محدوده زمانی وجود دارد. نوع اول، طول زمان؟ دقیقه است كه زمان قفل شده نامیده می شود. هیچ تغییر مسیری در این دوره صورت نمی گیرد. در حقیقت در طول مدت لازم برای تخمین زدن موقعیت هواپیما پرواز خود را ادامه می دهد. بنابر این تغییر مسیر ممكن نیست. دوره بعدی دوره نهایی نامیده می شود، برای اینكه ترتیب مانور نمی تواند در طول تكرار بعدی تغییر یابد. آخرین دوره، دوره مانور پیش بینی شده است. این می تواند در طول تكرار بعدی در نظر گرفته شوند.

تقلید كننده ترافیكی:
تقلید كننده كنترل كنده ترافیك CATS یك تقلید كننده آماری است كه از یك مدل جدولی برای پرواز دادن هواپیما ها استفاده می كند. كه طرح پروازها را برای یك روز ترافیكی مورد توجه قرار می دهد. هر ؟ دقیقه (2 تا 3 دقیقه در عمل) تقلید كننده مسیر را برای TW دقیقه های بعدی پیش بینی می كند. تقلید كننده برخوردها را برای هر جفت بررسی می كند و سپس مجموعه ایی از هواپیماهای در برخورد را می سازد. هر مجموعه توسط یك حل كننده، حل می شود كه از

الگوریتم ژنتیكی استفاده می كند كه بری هواپیما مانور را پیشنهاد می كند. یك پیش بینی دید برای مسیر، انجام شده است به خاطر اینكه برخوردهای ممكن بین دو هواپیما را كه به مجموعه مشابه به تعلیق ندارند، وقتی دو هواپیما از دو مجموعه متفاوت در برخورد هستند، دو مجموعه به هم پیوسته می شوند و یك راه حل جدید انجام می شود. اگر یك هواپیما كه در مسیر برخورد نیست ، با مجموعه هواپیماها مداخله كند، با مجموعه تركیب می شود و در راه حل جدیدی عمل خواهد كرد. مرحله چندین بار تكرار می شود، به تعداد دفعاتی كه برخوردها بین هواپیماها كه متعلق به یك مجموعه نیستندع باقی می ماند.

419) استفاده از الگوریتم ژنتیك= كاربرد برای اینكه برای هر مجموعه ارتقاء یابد چندین موضوع را مورد توجه قرار می دهد به خاطر اینكه تمام جداییها بین هواپیما تضمین شود. تاخیر كم شود، تعداد مانورها كم شود و همچنین تعداد هواپیماهای زیر آن زمان مانورها كم شود بنابر این هواپیما در زمان كمی آزاد می شود.

توصیف كلی= الگوریتم ژنتیكی به كاربرده شده ، الگوریتمی ساده است همانطور كه Goldberg 1994 توضیح داده شده است. جمعیت (تعداد) اولیه از سه متغیر به صورت رَندم بوجود می آید. پس تناسب هر شخص ارزیابی می شود. بنابراین بهترین افراد تولید می شود و با توجه به میزان تطابق آنها انتخاب می شوند. یك قسمت جمعیت 50% سپس تعداد مشخصی از افراد تحت تغییر قرار می گیرند 15% . تغییر به طور كل، دو شكل برای تقسیم كردن اپراتور ساده می باشد. دو مانور برابر به نظر می رسند اگر هر دوی آنها در مسیر افقی یا عمودی باشند، در حالت بعدی اگر آنها به جهت مشابه هدایت شوند. برای اندازه گیری فاصله بین دو شكل ، تعداد مانور مختلف شمرده می شود. یك پُرسه (Process) الیتزم به كاربرده می شود: در هر سنل، بهترین افراد گروه ، نگهداری می شوند بنابر این آنها در طول تغییر ، ناپدید نمی شوند.

با توجه كردن به نیازهای موقت تحمیل شده توسط زمان واقعی مدیریت ترافیكی فاكتور پایانی به كاربرده شده در توقف ارتقای مراحل در پایان تعداد مشخصی از نسلها شامل می شود. اما این عدد به طور افزایش باقی می ماند اگر الگوریتم قادر به پیدا كردن راه حل بدون برخورد نباشد. (بیشترین عدد سنل ها به 40 می باشد)

تأثیر افق = حل كننده فقط یك دید كوتاه از مسیر هواپیما دارد. با ارزش كدر بردی كه به سادگی شامل می شود در محدود كردن تأخیر بوجود آمده توسط یك مانور ، حل كننده بعضی اوقات یك برخورد را ماورای پنجره موقتی ، بدون حل آن به تعویض می اندازد. برای مواجه شدن با تأثیر افق شخص می تواند تأثیر راه حل یك برخورد را اندازه بگیرند و كاربرد مناسب و الگوریتم را برای حل برخورد ، تغییر دهد.

برای دریافت اینجا کلیک کنید