[發(fā)明專利]基于粒子群算法的探測設(shè)備網(wǎng)的設(shè)備分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410717815.1
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104360910B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江海;劉靜;張耀;程昊文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院國家天文臺
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種基于粒子群算法的探測設(shè)備網(wǎng)的設(shè)備分配方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1、根據(jù)探測設(shè)備對空間目標(biāo)的探測關(guān)系，建立探測設(shè)備集、探測目標(biāo)集和探測時(shí)間區(qū)間集之間的監(jiān)測任務(wù)模型，生成設(shè)備可探測的監(jiān)測任務(wù)序列，并初始化仿真參數(shù)；其中，定義探測設(shè)備集合為A＝{α₁，...，α_M}，探測目標(biāo)集合為B＝{β₁，...，β_N}，可探測時(shí)間區(qū)間集合為∑＝{ε₁，...，ε_K}，時(shí)間區(qū)間ε_h表示為時(shí)間段[s_k，e_k]，該時(shí)間區(qū)間對應(yīng)的設(shè)備和目標(biāo)分別為α_m，k(α_m，k∈A)和β_n，k(β_n，k∈B)，定義地面設(shè)備、探測目標(biāo)和探測時(shí)間區(qū)間對應(yīng)的監(jiān)測任務(wù)集合為Ω₀＝{ω₁，...，ω_K}，其中1≤k≤K，ω_k＝(α_m，k，β_n，k，κ_k，η_k)，κ_k和η_k分別為監(jiān)測任務(wù)ω_k開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，并且定義粒子向量x＝(x₁，...，x_K)，其中x_h表示為第k個(gè)監(jiān)測任務(wù)的執(zhí)行優(yōu)先系數(shù)，1≤k≤K，定義粒子速度向量v＝(v₁，...，v_K)；并初始化仿真參數(shù)：迭代次數(shù)選取為K，生成5K個(gè)粒子、5K個(gè)粒子速度和5K個(gè)監(jiān)測任務(wù)集合一一對應(yīng)，并進(jìn)行初始化，其它參數(shù)初始化為特定值；

步驟2、建立每個(gè)粒子與設(shè)備可監(jiān)測的任務(wù)序列之間一一映射的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)每個(gè)粒子的元素調(diào)整探測任務(wù)的時(shí)間區(qū)間；

步驟3、根據(jù)步驟2中所述每個(gè)粒子與監(jiān)測任務(wù)的映射關(guān)系計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度函數(shù)，并更新所述粒子群的局部最優(yōu)解和全局最優(yōu)解；其中，每個(gè)粒子t的適應(yīng)度函數(shù)F(A，B，Ω_t)的計(jì)算方法為：

F(A，B，Ω_t)＝D_eff，t·D_eqi，t； (1)

其中D_eff，t為粒子對應(yīng)的監(jiān)測任務(wù)調(diào)度效益，D_eqi，t為粒子對應(yīng)的監(jiān)測任務(wù)序列中設(shè)備使用均衡度，1≤t≤5K，具體計(jì)算方法如下：

a、粒子t對應(yīng)的監(jiān)測任務(wù)調(diào)度效益D_eff，t定義為

式中，ρ_n為目標(biāo)β_n監(jiān)測的優(yōu)先系數(shù)；ω_t，k為第t個(gè)監(jiān)測任務(wù)系列中的第k個(gè)監(jiān)測任務(wù)；φ(ω_t，k，β_n)為判斷函數(shù)，當(dāng)監(jiān)測任務(wù)ω_t，k用來監(jiān)測目標(biāo)β_n時(shí)φ(ω_t，k，β_n)＝1，否則φ(ω_t，k，β_n)＝0；κ_t，k和η_t，k分別表示ω_t，k的開始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間；f(l，μ)表示監(jiān)測任務(wù)調(diào)度效用函數(shù)，描述目標(biāo)的實(shí)際執(zhí)行時(shí)間l在最小監(jiān)測時(shí)間μ條件下的整體調(diào)度效能，定義為

式中，參數(shù)σ為監(jiān)測冗余執(zhí)行效用系數(shù)，取值范圍為[0，1]；

b、粒子t對應(yīng)的監(jiān)測任務(wù)序列中設(shè)備使用均衡度D_eqi，t定義為

式中，θ_m(θ_m≥0)為地面設(shè)備優(yōu)先使用系數(shù)，如果θ_m＝0，則表示不需要考慮該設(shè)備的利用率；M₀為設(shè)備優(yōu)先系數(shù)大于0個(gè)設(shè)備個(gè)數(shù)，U_A(α_m，Ω_t)為在監(jiān)測任務(wù)Ω_t的分配方法下設(shè)備α_m的利用率，定義為

其中ψ(ω_t，k，α_m)為判斷函數(shù)，1≤m≤M；當(dāng)監(jiān)測任務(wù)ω_t，k是由設(shè)備α_m監(jiān)測時(shí)ψ(ω_t，k，α_m)＝1，否則ψ(ω_t，k，α_m)＝0；sign(.)為符號函數(shù)，定義為

步驟4、判斷迭代次數(shù)是否達(dá)到預(yù)先設(shè)定閾值，如滿足條件則輸出根據(jù)步驟3計(jì)算的全局最優(yōu)解對應(yīng)的監(jiān)測任務(wù)序列，否則更新粒子群參數(shù)，并跳轉(zhuǎn)到步驟2。