[發(fā)明專利]基于參考點的自適應(yīng)多目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃方法、系統(tǒng)和設(shè)備

在審

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• 申請日: 2022-09-29
• 公開（公告）號: CN115730700A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王毓麟;韓維;蘇析超;張勇;劉湘一;劉玉杰;萬兵;劉子玄
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍航空大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/0631;G06Q50/26;G06N3/126;G06F18/23
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 彭小蘭

本申請涉及基于參考點的自適應(yīng)多目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃方法、系統(tǒng)和設(shè)備，該方法包括：獲取已知的任務(wù)參數(shù)并調(diào)用構(gòu)建的兩棲直升機(jī)作訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃模型，計算種群規(guī)模并構(gòu)建初始種群，對父代種群執(zhí)行交叉操作、變異操作和局部尋優(yōu)搜索操作產(chǎn)生子代種群；將產(chǎn)生的子代種群與父代種群合并計算標(biāo)準(zhǔn)化解集，在標(biāo)準(zhǔn)化解集上利用基于種群分布的參考點自適應(yīng)生成方法生成參考點集合及對應(yīng)的利基解集的集合。運用基于內(nèi)角測量法的聚類方法和基于標(biāo)度化排序方法構(gòu)建新一代種群；迭代優(yōu)化直至種群迭代次數(shù)達(dá)到最大迭代次數(shù)時，輸出兩棲直升機(jī)作訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃方案數(shù)據(jù)。更高效地現(xiàn)實了兩棲直升機(jī)作訓(xùn)任務(wù)的快速規(guī)劃。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于任務(wù)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于參考點的自適應(yīng)多目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃方法、系統(tǒng)和設(shè)備。

背景技術(shù)

在兩棲任務(wù)中，以海上前進(jìn)基地作為起降平臺(LHD)的直升機(jī)能夠依靠靈活部署與隱蔽快速的特點越過水際灘頭上的障礙，在登陸場淺近縱深投送任務(wù)資源并同形成局部優(yōu)勢，達(dá)成兩棲任務(wù)的突然性和速決性。但由于直升機(jī)存在保障復(fù)雜、出動強(qiáng)度低、運載能力有限和易受干擾等天然缺陷，其使用限制較多，任務(wù)風(fēng)險較大。因此，需對兩棲直升機(jī)的任務(wù)進(jìn)行精細(xì)規(guī)劃，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢的同時盡可能減小損失。

當(dāng)前，對飛行器編組的任務(wù)規(guī)劃研究主要集中在UAV(Unmanned Aerial Vehicle，無人機(jī))集群行動規(guī)劃領(lǐng)域，大致可分為任務(wù)分配研究和航路規(guī)劃研究兩部分。其中，任務(wù)分配研究的內(nèi)容主要包括任務(wù)在不同資源和平臺間的分配決策以及任務(wù)執(zhí)行順序的優(yōu)化調(diào)度，目前該領(lǐng)域比較成熟的模型有旅行商問題(TSP)模型、車輛路由問題(VRP)模型和混合整數(shù)線性規(guī)劃問題(MILP)模型。傳統(tǒng)的作訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃模型通常以取得最大成果，承受最小損失，在最短時間內(nèi)完成任務(wù)，以及人力資源得到最充分利用等作為優(yōu)化目標(biāo)。

現(xiàn)實中大多數(shù)作訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃問題都是多目標(biāo)優(yōu)化問題(Multi-objectiveOptimization Problem,MOP)。在現(xiàn)階段，多目標(biāo)進(jìn)化算法(Multi-objectiveEvolutionary Algorithm,MOEA)被證明是解決MOP的最有效途徑，按照求解思路，其大致可被分為基于Pareto占優(yōu)關(guān)系、基于指標(biāo)以及基于分解三大類。然而傳統(tǒng)的作訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃方法無法直接解決現(xiàn)實中兩棲直升機(jī)作訓(xùn)任務(wù)快速規(guī)劃的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述傳統(tǒng)方法中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于參考點的自適應(yīng)多目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃方法、一種基于參考點的自適應(yīng)多目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)以及一種計算機(jī)設(shè)備，能夠高效現(xiàn)實兩棲直升機(jī)作訓(xùn)任務(wù)的快速規(guī)劃。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案：

一方面，提供一種基于參考點的自適應(yīng)多目標(biāo)任務(wù)規(guī)劃方法，包括步驟：

獲取已知的任務(wù)參數(shù)；任務(wù)參數(shù)包括平臺總數(shù)、直升機(jī)出動總波次、解空間維度、單純形分割參數(shù)和最大迭代次數(shù)；

調(diào)用構(gòu)建的兩棲直升機(jī)作訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃模型；兩棲直升機(jī)作訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃模型的約束條件包括垂直登陸分隊數(shù)量約束、直升機(jī)數(shù)量約束、平臺保障資源約束、基于執(zhí)行順序的任務(wù)階段時序約束和基于平臺甲板調(diào)度的任務(wù)階段時序約束，兩棲直升機(jī)作訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃模型的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)包括最小化登陸階段耗時目標(biāo)函數(shù)、最小化人力損耗目標(biāo)函數(shù)和最小化直升機(jī)受地面威脅目標(biāo)函數(shù)；

基于任務(wù)參數(shù)對兩棲直升機(jī)作訓(xùn)任務(wù)規(guī)劃模型計算種群規(guī)模并構(gòu)建初始種群；

對父代種群執(zhí)行交叉操作、變異操作和局部尋優(yōu)搜索操作，產(chǎn)生子代種群；

將產(chǎn)生的子代種群與父代種群合并得到合并種群，根據(jù)合并種群對應(yīng)的解集中的元素更新IDEAL點和NADIR點，根據(jù)IDEAL點和NADIR點計算得到標(biāo)準(zhǔn)化解集；

在標(biāo)準(zhǔn)化解集上利用基于種群分布的參考點自適應(yīng)生成方法生成參考點集合及對應(yīng)的利基解集的集合；