基于Agent的機(jī)位分配系統(tǒng)建模研究

黃慧敏

摘 要

通過(guò)優(yōu)化機(jī)位分配系統(tǒng)對(duì)機(jī)位資源實(shí)時(shí)調(diào)配，提高效率。根據(jù)機(jī)位分配規(guī)則，通過(guò)引入Agent技術(shù)，提出了基于Agent的機(jī)位分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和系統(tǒng)架構(gòu)，研究各Agent的結(jié)構(gòu)功能、通信機(jī)制和協(xié)作機(jī)制。

【關(guān)鍵詞】機(jī)位分配 Agent 多Agent系統(tǒng)

隨著航班量快速增加，機(jī)場(chǎng)機(jī)位資源日趨緊張。機(jī)位分配問(wèn)題主要研究航班占用的機(jī)位和占用時(shí)間，優(yōu)化機(jī)位分配方案有利于提高機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行效率，目前研究多局限于根據(jù)航班計(jì)劃提前制定出靜態(tài)分配計(jì)劃，不能根據(jù)航班動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整。本文基于Agent建立機(jī)位分配系統(tǒng)模型，利用Agent之間的通信協(xié)作優(yōu)化機(jī)位分配過(guò)程。

1 基于Agent的機(jī)場(chǎng)停機(jī)位分配系統(tǒng)

機(jī)位是飛機(jī)地面作業(yè)的場(chǎng)所，機(jī)位分配系統(tǒng)是給進(jìn)港航班分配機(jī)位，研究過(guò)程從進(jìn)港開(kāi)始至離港結(jié)束。本文中整個(gè)Agent系統(tǒng)包括五類(lèi)Agent：任務(wù)Agent、動(dòng)態(tài)Agent、飛機(jī)Agent、機(jī)位管理Agent和機(jī)位Agent。基于面向?qū)ο蟮乃枷耄到y(tǒng)采用混合型Agent結(jié)構(gòu)，任務(wù)Agent、動(dòng)態(tài)Agent和機(jī)位管理Agent是管理者，側(cè)重為慎思型Agent，飛機(jī)Agent和機(jī)位Agent作為功能執(zhí)行者，側(cè)重為反應(yīng)型Agent。單個(gè)Agent內(nèi)部由感知器、緩沖區(qū)、推理機(jī)、知識(shí)庫(kù)、響應(yīng)器和注冊(cè)機(jī)組成。

2 多Agent系統(tǒng)的通信機(jī)制和協(xié)作機(jī)制

2.1 Agent系統(tǒng)的通信機(jī)制

Agent之間的通信主要有黑板系統(tǒng)和消息傳遞方式。黑板提供公共工作區(qū)，Agent可以隨時(shí)訪問(wèn)黑板，Agent之間不發(fā)生直接通信。消息傳遞，消息在兩個(gè)Agent之間直接交換，發(fā)送者給消息指定接收地址，符合接收地址的一個(gè)或一組Agent才能讀取這條消息，由通信協(xié)議明確規(guī)定通信過(guò)程、通信語(yǔ)言、消息格式。本文采用兩種方式結(jié)合作為多Agent的通信機(jī)制。

2.2 Agent系統(tǒng)的協(xié)作機(jī)制

本文中多Agent系統(tǒng)中的沖突分兩種：資源沖突，多個(gè)航班在同時(shí)爭(zhēng)奪有限機(jī)位，系統(tǒng)不能同時(shí)滿足所有請(qǐng)求；結(jié)果沖突，不同Agent對(duì)同一問(wèn)題求解結(jié)果不符。各Agent協(xié)作執(zhí)行系統(tǒng)的既定義任務(wù)，不斷響應(yīng)環(huán)境和任務(wù)的動(dòng)態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)整分配方案。Agent交互過(guò)程分為制定機(jī)位分配計(jì)劃和執(zhí)行機(jī)位分配計(jì)劃兩個(gè)階段，分別采用不同的交互模型。交互關(guān)系如圖1所示。

制定計(jì)劃階段：系統(tǒng)根據(jù)航班計(jì)劃創(chuàng)建飛機(jī)Agent來(lái)收集飛機(jī)到港計(jì)劃，并發(fā)送給任務(wù)Agent；任務(wù)Agent再創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)Agent；動(dòng)態(tài)Agent按照航班過(guò)站作業(yè)流程，將航班過(guò)站計(jì)劃發(fā)送給機(jī)位管理Agent；機(jī)位管理Agent根據(jù)分配策略，生成分配計(jì)劃并發(fā)送給任務(wù)Agent；機(jī)位Agent根據(jù)分配到的任務(wù)修改自身的狀態(tài)信息；任務(wù)Agent通過(guò)仿真試驗(yàn)評(píng)價(jià)各子計(jì)劃，并匯總出整個(gè)機(jī)位分配計(jì)劃；機(jī)位Agent完成任務(wù)后，任務(wù)結(jié)束，顯示狀態(tài)空閑，進(jìn)入下次任務(wù)分配。

執(zhí)行計(jì)劃階段：核心是動(dòng)態(tài)Agent，通過(guò)動(dòng)態(tài)Agent以及機(jī)位管理Agent間的實(shí)時(shí)交互，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。飛機(jī)到港后，由飛機(jī)Agent向動(dòng)態(tài)Agent發(fā)送該航班的實(shí)際到港信息；動(dòng)態(tài)Agent根據(jù)該航班的實(shí)際到港信息和到港計(jì)劃，判斷該航班能否按預(yù)定機(jī)位分配計(jì)劃完成過(guò)站作業(yè)并按時(shí)離港；若是，則由動(dòng)態(tài)Agent按預(yù)訂計(jì)劃指揮任務(wù)執(zhí)行；若否，則由動(dòng)態(tài)Agent向機(jī)位管理Agent發(fā)出協(xié)助處理請(qǐng)求，由機(jī)位管理Agent根據(jù)機(jī)位Agent的狀態(tài)選擇發(fā)送協(xié)助請(qǐng)求，機(jī)位Agent評(píng)價(jià)自身協(xié)助處理能力，自行決策是否協(xié)助處理；機(jī)位管理Agent根據(jù)各機(jī)位Agent的反饋?zhàn)龀鲞x擇并將協(xié)作策略反饋給動(dòng)態(tài)Agent；若當(dāng)前沒(méi)有滿足動(dòng)態(tài)Agent請(qǐng)求的策略時(shí)，動(dòng)態(tài)Agent向任務(wù)Agent申請(qǐng)重新生成計(jì)劃。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出了基于Agent的機(jī)位分配系統(tǒng)架構(gòu)，明確了各Agent之間的通信機(jī)制與協(xié)作機(jī)制。需進(jìn)一步研究Agent推理決策、沖突協(xié)調(diào)等方面，并在Agent的類(lèi)架構(gòu)中加入優(yōu)化算法，進(jìn)行系統(tǒng)仿真測(cè)試。

參考文獻(xiàn)

[1]馬巧云.基于多Agent系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)任務(wù)分配研究[D].武漢：華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文，2006.

[2]常鋼，魏生民，張建龍.基于多目標(biāo)規(guī)劃的停機(jī)位分配建模技術(shù)研究[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，36（05）.

[3]肖正.多Agent系統(tǒng)中合作與協(xié)調(diào)機(jī)制的研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文，2009.

作者單位

中國(guó)民用航空華東地區(qū)空中交通管理局 上海市 201101