基于Agent的机位分配系统建模研究

黄慧敏

摘 要

通过优化机位分配系统对机位资源实时调配，提高效率。根据机位分配规则，通过引入Agent技术，提出了基于Agent的机位分配系统的设计思路和系统架构，研究各Agent的结构功能、通信机制和协作机制。

【关键词】机位分配 Agent 多Agent系统

随着航班量快速增加，机场机位资源日趋紧张。机位分配问题主要研究航班占用的机位和占用时间，优化机位分配方案有利于提高机场的运行效率，目前研究多局限于根据航班计划提前制定出静态分配计划，不能根据航班动态实时调整。本文基于Agent建立机位分配系统模型，利用Agent之间的通信协作优化机位分配过程。

1 基于Agent的机场停机位分配系统

机位是飞机地面作业的场所，机位分配系统是给进港航班分配机位，研究过程从进港开始至离港结束。本文中整个Agent系统包括五类Agent：任务Agent、動态Agent、飞机Agent、机位管理Agent和机位Agent。基于面向对象的思想，系统采用混合型Agent结构，任务Agent、动态Agent和机位管理Agent是管理者，侧重为慎思型Agent，飞机Agent和机位Agent作为功能执行者，侧重为反应型Agent。单个Agent内部由感知器、缓冲区、推理机、知识库、响应器和注册机组成。

2 多Agent系统的通信机制和协作机制

2.1 Agent系统的通信机制

Agent之间的通信主要有黑板系统和消息传递方式。黑板提供公共工作区，Agent可以随时访问黑板，Agent之间不发生直接通信。消息传递，消息在两个Agent之间直接交换，发送者给消息指定接收地址，符合接收地址的一个或一组Agent才能读取这条消息，由通信协议明确规定通信过程、通信语言、消息格式。本文采用两种方式结合作为多Agent的通信机制。

2.2 Agent系统的协作机制

本文中多Agent系统中的冲突分两种：资源冲突，多个航班在同时争夺有限机位，系统不能同时满足所有请求；结果冲突，不同Agent对同一问题求解结果不符。各Agent协作执行系统的既定义任务，不断响应环境和任务的动态，实时调整分配方案。Agent交互过程分为制定机位分配计划和执行机位分配计划两个阶段，分别采用不同的交互模型。交互关系如图1所示。

制定计划阶段：系统根据航班计划创建飞机Agent来收集飞机到港计划，并发送给任务Agent；任务Agent再创建对应的动态Agent；动态Agent按照航班过站作业流程，将航班过站计划发送给机位管理Agent；机位管理Agent根据分配策略，生成分配计划并发送给任务Agent；机位Agent根据分配到的任务修改自身的状态信息；任务Agent通过仿真试验评价各子计划，并汇总出整个机位分配计划；机位Agent完成任务后，任务结束，显示状态空闲，进入下次任务分配。

执行计划阶段：核心是动态Agent，通过动态Agent以及机位管理Agent间的实时交互，对系统进行实时控制。飞机到港后，由飞机Agent向动态Agent发送该航班的实际到港信息；动态Agent根据该航班的实际到港信息和到港计划，判断该航班能否按预定机位分配计划完成过站作业并按时离港；若是，则由动态Agent按预订计划指挥任务执行；若否，则由动态Agent向机位管理Agent发出协助处理请求，由机位管理Agent根据机位Agent的状态选择发送协助请求，机位Agent评价自身协助处理能力，自行决策是否协助处理；机位管理Agent根据各机位Agent的反馈做出选择并将协作策略反馈给动态Agent；若当前没有满足动态Agent请求的策略时，动态Agent向任务Agent申请重新生成计划。

3 结语

本文提出了基于Agent的机位分配系统架构，明确了各Agent之间的通信机制与协作机制。需进一步研究Agent推理决策、冲突协调等方面，并在Agent的类架构中加入优化算法，进行系统仿真测试。

参考文献

[1]马巧云.基于多Agent系统的动态任务分配研究[D].武汉：华中科技大学博士学位论文，2006.

[2]常钢，魏生民，张建龙.基于多目标规划的停机位分配建模技术研究[J].西北大学学报：自然科学版，2006，36（05）.

[3]肖正.多Agent系统中合作与协调机制的研究[D].上海：复旦大学博士学位论文，2009.

作者单位

中国民用航空华东地区空中交通管理局 上海市 201101