A Mixed-Integer Linear Programming Model for Conflict Resolution Using Airspace Discretization Technique in a Generic Free Route Airspace

Zekeriya Kaplan; Cem Çetek; Tuğba Saraç

Makale detayları

A Mixed-Integer Linear Programming Model for Conflict Resolution Using Airspace Discretization Technique in a Generic Free Route Airspace

Yazarlar:

Zekeriya Kaplan | Cem Çetek | Tuğba Saraç

Yayıncı:

Gazi University

Ana Başlıklar:

Mühendislik

Dergi:

Politeknik Dergisi Vol.27 Issue 4, pp.1427-1440

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

9/2024

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001327698

pISSN:

2147-9429

Anahtar kelimeler:

Özet:

 In this study, a mixed-integer linear programming MILP model is proposed to detect and resolve conflicts between aircraft in a generic free route airspace while minimizing the total flight distance. The proposed solution approach uses airspace partitioning technique to control safety separations and determine flight trajectories. However, defining too many nodes during the airspace partitioning phase allows for achieving high-quality solutions but also increases problem complexity and computation time. Therefore, the impact of the partitioning rate number of nodes in the airspace on the solution quality and time is investigated by partitioning the airspace into low, medium, and high node numbers. The experimental results indicate that a medium partitioning rate can achieve a significant improvement in solution quality within an acceptable computation time compared to a low rate, while a high partitioning rate results in a significant increase in computation time without providing an equivalent improvement in solution quality.

 In this study, a mixed-integer linear programming MILP model is proposed to detect and resolve conflicts between aircraft in a generic free route airspace while minimizing the total flight distance. The proposed solution approach uses airspace partitioning technique to control safety separations and determine flight trajectories. However, defining too many nodes during the airspace partitioning phase allows for achieving high-quality solutions but also increases problem complexity and computation time. Therefore, the impact of the partitioning rate number of nodes in the airspace on the solution quality and time is investigated by partitioning the airspace into low, medium, and high node numbers. The experimental results indicate that a medium partitioning rate can achieve a significant improvement in solution quality within an acceptable computation time compared to a low rate, while a high partitioning rate results in a significant increase in computation time without providing an equivalent improvement in solution quality.

 In this study, a mixed-integer linear programming MILP model is proposed to detect and resolve conflicts between aircraft in a generic free route airspace while minimizing the total flight distance. The proposed solution approach uses airspace partitioning technique to control safety separations and determine flight trajectories. However, defining too many nodes during the airspace partitioning phase allows for achieving high-quality solutions but also increases problem complexity and computation time. Therefore, the impact of the partitioning rate number of nodes in the airspace on the solution quality and time is investigated by partitioning the airspace into low, medium, and high node numbers. The experimental results indicate that a medium partitioning rate can achieve a significant improvement in solution quality within an acceptable computation time compared to a low rate, while a high partitioning rate results in a significant increase in computation time without providing an equivalent improvement in solution quality.

 Bu çalışmada, jenerik serbest rotalı hava sahasında, uçaklar arasındaki çakışmaları belirlemek ve çözmek amacıyla bir karma tamsayılı doğrusal programlama MILP modeli önerilmiştir. Model, toplam uçuş mesafesinin enküçüklenmesini hedeflemektedir. Önerilen çözüm yaklaşımında, hava sahası kesikleştirme tekniği kullanılarak emniyet ayırmaları kontrol edilmekte ve uçuş yörüngeleri belirlenmektedir. Hava sahasının kesikleştirilmesi aşamasında çok fazla düğüm tanımlanması, kaliteli çözümlere ulaşılması fırsatı yaratmasına rağmen problem karmaşıklığını ve dolayısıyla çözüm süresini de arttırmaktadır. Bu nedenle, çalışmada ilgili hava sahası düşük, orta ve yüksek düğüm sayıları içerecek şekilde kesikleştirilmiş ve kesikleştirme oranının hava sahasının içerdiği düğüm sayısının çözüm süresi ve kalitesine etkisi incelenmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, orta kesikleştirme oranı kullanıldığında, düşüğe kıyasla ciddi bir çözüm kalitesi artışının, kabul edilebilir bir çözüm süresi içinde sağlanabildiğini ancak yüksek orana geçildiğinde önemli bir çözüm süresi artışına karşın aynı oranda çözüm kalitesi iyileşmesi sağlayamadığını ortaya koymuştur.

Makale detayları

A Mixed-Integer Linear Programming Model for Conflict Resolution Using Airspace Discretization Technique in a Generic Free Route Airspace

Yazarlar:

Zekeriya Kaplan | Cem Çetek | Tuğba Saraç

Yayıncı:

Gazi University

Ana Başlıklar:

Mühendislik

Dergi:

Politeknik Dergisi Vol.27 Issue 4, pp.1427-1440

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

9/2024

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001327698

pISSN:

2147-9429

Mixed-integer linear programming (MILP)

Conflict resolution

Free route airspace

Airspace discretization

Air traffic managementKarma tamsayılı doğrusal programlama (MILP)

Çakışma çözümleme

Serbest rotalı hava sahası

Hava sahası kesikleştirme

Hava trafik yönetimi

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Zekeriya Kaplan | Cem Çetek | Tuğba Saraç

Yayıncı: Gazi University

Ana Başlıklar: Mühendislik

Dergi: Politeknik Dergisi Vol.27 Issue 4, pp.1427-1440

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 9/2024

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2001327698

pISSN: 2147-9429

Sayı

Yazarlar:

Zekeriya Kaplan | Cem Çetek | Tuğba Saraç

Yayıncı:

Gazi University

Ana Başlıklar:

Mühendislik

Dergi:

Politeknik Dergisi Vol.27 Issue 4, pp.1427-1440

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

9/2024

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2001327698

pISSN:

2147-9429