随着民用航空运输行业的高速发展,空中交通需求量大幅增长,空域拥堵现象日趋显著,导致航班的运行效益下降,潜在的安全问题日益增加。基于航迹的运行概念的提出,使得在战略阶段对航空器的四维航迹进行合理规划,以提高运行的安全性和效率成为了可能。为了提高航班运行的效益和安全性,满足各方的运行需求,本文基于四维航迹概念对战略阶段的航迹规划问题进行了研究。首先,本文对航空器运行的安全标准和常见的冲突类型进行介绍,并针对不同的空域运行条件,提出了基于固定航路网的冲突探测方法和基于自由航路的冲突探测方法。在基于自由航路的冲突探测方法中,采用了相关时空数据结构以减少算法对运行内存的要求。其次,针对基于航路网络运行的空域,以最小化航迹飞行成本和最大化航空公司间成本分配的公平性作为目标,构建无冲突的多目标四维航迹规划模型,引入基尼系数作为衡量公平性的指标,采用地面等待、改航和高度层分配三种方式对航迹进行调整,通过结合模拟退火算法和局部搜索算法提出了混合元启发式算法,根据仿真实验对算法的有效性进行了验证,结果表明混合元启发式算法能够有效解决多目标航迹规划问题。最后,针对基于自由航路运行的空域,考虑航空公司关注的油耗与延误成本以及空管方关注的潜在冲突数量,构建多目标的四维航迹规划模型,提出基于分解的文化基因算法,将复杂的多目标问题分解为简单的子问题,并利用进化算子和局部搜索算子解决子问题,通过仿真实验与常用的多目标优化算法进行对比分析,验证了该算法的有效性。