Decentralized air traffic management systems offer a scalable alternative to centralized control, but often assume high levels of cooperation. In practice, such assumptions frequently break down since airspace sectors operate independently and prioritize local objectives. We address the problem of sector overload in decentralized air traffic management by proposing a mechanism that models self-interested behaviors based on best response dynamics. Each sector adjusts the departure times of flights under its control to reduce its own congestion, without any shared decision making. A tunable cooperativeness factor models the degree to which each sector is willing to reduce overload in other sectors. We prove that the proposed mechanism satisfies a potential game structure, ensuring that best response dynamics converge to a pure Nash equilibrium, under a mild restriction. In addition, we identify a sufficient condition under which an overload-free solution corresponds to a global minimizer of the potential function. Numerical experiments using 24 hours of European flight data demonstrate that the proposed algorithm substantially reduces overload even with only minimal cooperation between sectors, while maintaining scalability and matching the solution quality of centralized solvers.


翻译:分散式空中交通管理系统为集中式控制提供了可扩展的替代方案,但通常假设存在高度协作。实际上,由于空域扇区独立运行且优先考虑本地目标,此类假设往往难以成立。本文通过提出一种基于最优响应动态的自利行为建模机制,解决分散式空中交通管理中的扇区过载问题。每个扇区在不进行任何共享决策的情况下,调整其管辖航班的起飞时间以降低自身拥堵程度。可调节的协作因子用于建模各扇区愿意缓解其他扇区过载的意愿程度。我们证明该机制满足势博弈结构,在温和限制条件下确保最优响应动态收敛至纯纳什均衡。此外,我们确定了无过载解对应势函数全局最小值的充分条件。基于24小时欧洲航班数据的数值实验表明,即使扇区间仅存在最小程度的协作,所提算法仍能显著降低过载,同时保持可扩展性,并达到与集中式求解器相当的解质量。

0
下载
关闭预览

相关内容

【NeurIPS2025】熵正则化与分布强化学习的收敛定理
专知会员服务
12+阅读 · 2025年10月12日
【ICML2023】SEGA:结构熵引导的图对比学习锚视图
专知会员服务
24+阅读 · 2023年5月10日
【AAAI2023】基于Dirichlet元模型的事后不确定性学习
专知会员服务
16+阅读 · 2022年12月16日
【NeurIPS2022】分布式自适应元强化学习
专知会员服务
24+阅读 · 2022年10月8日
【Reza Yazdanfar】基于递归神经网络的多元缺失值时间序列
专知会员服务
19+阅读 · 2021年8月15日
专知会员服务
12+阅读 · 2021年6月20日
ICLR 2019 | 基于复杂空间关系旋转的知识表示方法
PaperWeekly
17+阅读 · 2019年7月29日
论文笔记之Feature Selective Networks for Object Detection
统计学习与视觉计算组
21+阅读 · 2018年7月26日
误差反向传播——CNN
统计学习与视觉计算组
31+阅读 · 2018年7月12日
论文浅尝 | Know-Evolve: Deep Temporal Reasoning for Dynamic KG
开放知识图谱
36+阅读 · 2018年3月30日
语义分割中的深度学习方法全解:从FCN、SegNet到DeepLab
炼数成金订阅号
26+阅读 · 2017年7月10日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
176+阅读 · 2023年4月20日
A Survey of Large Language Models
Arxiv
501+阅读 · 2023年3月31日
Arxiv
83+阅读 · 2023年3月26日
Arxiv
182+阅读 · 2023年3月24日
Arxiv
27+阅读 · 2023年3月17日
VIP会员
最新内容
2025年大语言模型进展报告
专知会员服务
0+阅读 · 12分钟前
多智能体协作机制
专知会员服务
0+阅读 · 16分钟前
非对称优势:美海军开发低成本反无人机技术
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:39
《美战争部小企业创新研究(SBIR)计划》
专知会员服务
5+阅读 · 今天2:48
《军事模拟:将军事条令与目标融入AI智能体》
专知会员服务
8+阅读 · 今天2:43
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
6+阅读 · 4月24日
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
8+阅读 · 4月24日
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
13+阅读 · 4月24日
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
9+阅读 · 4月24日
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
4+阅读 · 4月24日
相关资讯
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
8+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员