航空母舰舰载机弹药保障作业调度优化算法

针对航空母舰舰载机弹药保障作业高动态、多阶段特性，将柔性流水车间调度方法和群体智能优化理论相结合，提出一种面向舰载机弹药保障作业的调度优化算法。提出将复杂的弹药保障作业调度问题抽象规约为一类考虑工件交货期的柔性流水车间调度问题，引入启发式规则，构建兼顾高效性和可靠性实战要求的弹药保障作业调度数学模型ATSCA。结合弹药保障作业问题特征，设计提出一种基于双层整数编码的贪婪局部搜索遗传算法（GLSGA-DC），改进操作算子和局部搜索算法设计，以最小化弹药保障完成时间为目标对保障模型进行求解。多组仿真结果表明，相比于同类算法，GLSGA-DC算法在Benchmark基准算例和实际弹药转运实例实验中均取得优秀的效果，在求解均值（AVG）、相对偏差（RD）等指标方面均明显占优，验证了ATSCA模型和求解算法在实际弹药保障任务中的有效性和鲁棒性。     

面向单机相依任务调度的GPU并行蚁群算法

蚁群算法是一种具有高度并行特征的群智能算法,串行实现过程中具有收敛速度慢的特点,在将其应用到相依任务序列的单机调度问题中时,以任务在不同作业序下的完成时间为基础,建立了单机调度问题的TSP模型。以任务完成时间最优化为目的,实现了一种求解相依任务单机调度的改进蚁群算法,并基于GPU对其进行了并行化设计。实验表明该算法能够完成相依任务的调度处理,通过并行化得到了较高的加速比。     

基于GRASP算法的 甲板航空保障作业流程优化

甲板航空保障作业流程是连接舰载机回收和出动的重要纽带,是舰载机机群作战能力生成的核心环节。面向航空保障作业部分流程的不确定性,以航空保障完工时间最小化为优化目标,考虑甲板作业过程所涉及的固定前后序流程约束、不可并行作业约束、保障人员约束、保障设备约束和资源供给能力约束等约束条件,构建了甲板航空保障作业流程优化的数学模型;在此基础上,针对问题的求解设计了相适应的GRASP算法,在初始解构造阶段引入了基于规则的生成策略,在邻域搜索阶段采用双向对齐机制进行局部优化。基于保障任务案例的仿真结果显示,该算法有效地解决了甲板航空保障作业流程优化且相对于其他经典算法更为高效和稳定。     

考虑人机匹配模式的舰载机甲板机务勤务保障调度算法

舰载机甲板机务勤务保障是全周期起降保障作业的关键环节,为提升机群保障能力并减轻传统人工制定保障计划的负担,研究了多类人机匹配模式下舰载机甲板机务勤务保障调度算法。首先,系统分析机务保障所采用的单机机组模式、大机组模式和一体化联合保障模式等人机匹配模式,基于保障流程约束、资源转移和保障范围等各类资源约束,面向实际保障需求,以机务勤务作业完工时间、保障人员累积转移时间和闲忙比方差和为优化目标,建立了适用多类人机匹配模式的舰载机甲板机务勤务保障调度模型;其次,将机务勤务保障调度问题抽象为典型的资源受限项目调度问题,基于考虑资源转移的串行调度机制,设计了双种群遗传算法,对调度模型进行优化求解;最后,保障场景案例实验表明,调度模型和算法可实现不同人机匹配模式下的机务勤务保障优化,显著提升各项保障目标。在同等条件下,一体化联合保障模式具有更高的保障效率和较好的人员负载均衡性,且该优势随着转移入场飞机数量的增加而增加,而人员累计转移时间最长;单机机组保障模式的优缺点与一体化联合保障模式相反,大机组保障模式则介于两类模式之间。     

基于PSO算法的舰载机舰面布放调度方法研究

基于智能粒子群(PSO)算法对戴高乐航母舰载机舰面布放调度问题的解决方法进行了研究。首先,分析了舰载机舰面布放调度的必备条件,包括设置舰面战位;测量计算舰载机由各个停机战位分别到2个准备战位的近似移动距离;分析了舰载机正常的出动流程;设计了不同数量舰载机的出动时间计算公式等。其次,将舰载机舰面布放调度问题转换为带有约束条件的多目标函数求最小解问题,并给出了数学模型。再次,分析PSO算法本身的特点、优点,给出其用于解决舰载机舰面布放调度问题的可行性,并具体分析了解决思路。最后,通过编制程序对该解决方法予以实现。实验结果表明,基于PSO算法的舰载机舰面布放调度问题解决方法是可行的,与实际要求也基本一致。     

基于改进烟花算法的资源分配

资源分配问题作为一个NP-Hard问题,在云计算、无线电、卫星调度、多无人机协同作业等领域皆有研究需求,是一个共性的数学问题。烟花算法作为一种智能优化算法,具有求解大规模资源分配问题的能力,但也存在求解精度低等问题。为了提高传统烟花算法的计算效率和全局寻优能力,提出一种改进烟花算法,用遗传算法中的变异算子替代高斯变异操作,并增加模拟退火流程。最后在多无人机协同作业任务分配数学模型上进行仿真验证,实验结果表明在收敛速度以及计算精度方面,该算法均优于其余3种烟花算法。     

基于 GA算法的舰载机甲板布列方法

首先,分析了解决舰面布放调度问题的先决条件,包括舰面战位的设置,各战位间距离的测量计算,舰载机正常的出动流程分析,出动时间计算公式的设计;其次,将舰面布放调度问题转换为带有约束条件的多目标函数求最小解问题,并给出了数学模型;再次,给出了利用遗传算（~naicAlgorithm,GA）对问题求解的解决思路;最后,对算法50次独立运算的结果,分别从平均最短出动时间、平均最短移动距离、标准偏差以及算法的收敛性和精确性等方面进行分析,结果表明GA算法较为适合。     

基于图禁忌的并行测试任务调度算法

现有算法处理强约束关系的并行测试任务调度问题具有运算时间长、寻优概率低、收敛性差等缺陷,针对这些问题提出了一种基于图禁忌的调度算法.该算法从测试任务间的约束关系人手,利用图论建立测试任务间的关系图,并结合禁忌算法实现并行测试任务的多目标优化调度.算法中将强约束关系的测试任务调度问题与无约束关系的资源配置问题进行分离,提...     

通航维修资源调度分配方法及应用研究

通航维修作业多为跨地域作业且作业时间多具有不确定性,这给通航维修资源的调度带来了一定困难。针对通航维修资源调度是一个典型的离散事件动态系统,结合Petri网模型理论,建立了基于着色和时间的高级Petri网维修资源调度模型,通过该模型用于维修资源的预调度,实现了调度时间预估、可视化调度状态查询。根据预估调度时间结合实际通航维修资源的状况,通过动态规划算法对维修资源进行合理分配,达到了保障飞机持续适航和提高维修资源利用率的目的,为通航维修资源的调度分配提供理论支持和应用参考。     

一种新的并行测试任务调度算法

 并行测试的任务优化调度是并行测试技术的核心问题。为了解决现有调度方法耗时、实际应用范围有限以及缺少对资源冲突和系统死锁的形式化分析等问题,采用赋时有色Petri网(TCPN)建立并行测试任务调度的TCPN模型,基于TCPN模型的可达标识图利用改进蚁群算法求解最优任务调度序列。算法搜索过程中,采用多目标优化,目标函数综合了测试时间、仪器成本和负载平衡度,使得算法更符合工程应用。采用动态标注方法在搜索过程中加大可行解间的信息素差别,避免算法早熟。仿真实例证明该算法是有效的。     

Optimization of fixed aviation support resource station configuration for aircraft carrier based on aircraft dispatch mission scheduling

Before the dispatch of the carrier-based aircraft, a series of pre-flight preparation operations need to be completed on the flight deck. Flight deck fixed aviation support resource station configuration has an important impact on operation efficiency and sortie rate. However, the resource station configuration is determined during the aircraft carrier design phase and is rarely modified as required, which may not be suitable for some pre-flight preparation missions. In order to solve the above defects, the joint optimization of flight deck resource station configuration and aircraft carrier pre-flight preparation scheduling is studied in this paper, which is formulated as a two-tier optimization decision-making framework. An improved variable neighborhood search algorithm with four original neighborhood structures is presented. Dispatch mission experiment and algorithm performance comparison experiment are carried out in the computational experiment section. The correlation between the pre-flight preparation time (makespan) and flight deck cabin occupancy percentage is given, and advantages of the proposed algorithm in solving the mathematical model are verified.     

基于协同多任务分配的飞机排班模型与算法

航空公司的航班运行一直存在安全与成本的矛盾:既要严格按规定完成飞机例行检修,优先保障运行安全,又要尽可能提高飞机日利用率,以降低运行成本.为此,研究基于协同多任务分配的飞机排班问题.分析例行检修约束,建立最优化飞机日利用率的数学模型,运用分枝定价算法进行求解.分枝定价算法引入检修节点和虚拟飞机节点的定义,将分配的航班飞...     

Exploring mission planning method for a team of carrier aircraft launching

High-level efficiency and safety are of great significance for improving the fighting capability of an aircraft carrier. One way to enhance efficiency and safety level is to organize the carrier aircraft into combat effectively. This paper studies the mission planning problem for a team of carrier aircraft launching, and a novel distributed mission planning architecture is proposed. The architecture is hierarchical and is comprised of four levels, namely, the input level, the coordination level,the path planning level and the execution level. Realistic constraints in each level of the distributed architecture, such as the vortex flow effect, the crowd effect and the motion of aircraft, are considered in the model. To solve this problem, a distributed path planning algorithm based on the asynchronous planning strategy is developed. The proposed Mission Planning Approach for Carrier Aircraft Launching(MPACAL) is validated using the setups of the Nimitz-class aircraft carrier.Compared to the isolated planning architecture and the centralized planning architecture, the proposed distributed planning architecture has advantages in coordinating the launch tasks not only belonging to the same catapult but also when all different catapults are considered. The proposed MPACAL provides a modeling method for the flight deck operation on aircraft carrier.     

基于MAS的舰载机动态调度模型

基于多主体系统（MAS）技术研究了充分考虑舰载机故障与维修影响的实时动态调度模型。通过系统分析舰载机的基本作业流程,建立了3层混合控制的柔性模型架构。充分考虑故障等系统扰动的影响,提出基于合同网协议（CNP）的两级交互协同机制提高主体（Agent）间的协商效率,并尽可能消除重调度的影响。给出Agent个体的抽象原则以及开放性式内部结构。深入探讨了基于MAS的舰载机动态调度的基本算法。最后,选取舰载机的典型任务,在特定舰载机可靠性维修性水平下对调度过程进行仿真验证,获取了与实际调度过程趋势相符的舰载机出动能力曲线,证明了模型的可行性。     

终端区飞机排序的规划模型和算法研究

对终端区到达飞机进行排序是终端区交通管理自动化系统的一项主要任务。提出了一种新的终端区规划排序模型，把飞机的排序问题看作等价于带有准备好时间的渐增周游店员问题，并给出了兼顾解的最优性和计算复杂性的快速启发式算法。分析了静态和动态两种情况，并且考虑了实际的运行限制。计算结果表明，所给模型和算法具有良好的规划性能，能较好地解决终端区排序问题，可应用于我国空中战术流量管制系统。     

基于任务聚类的多星观测调度方法

星上传感器侧摆次数有限,在卫星观测调度时进行任务聚类可以节省资源,提高观测效率.提出了动态聚类调度算法(DCSA)来解决多星多轨道圈次的观测调度问题,DCSA把聚类和调度动态结合起来,并使用模拟退火算法搜索全局最优解;分析了在满足分辨率需求前提下多任务聚类的约束条件,并对聚类任务的侧摆角度和时间窗口进行合理优化;根据任...     

基于MAS的舰载机动态调度模型

基于多主体系统(MAS)技术研究了充分考虑舰载机故障与维修影响的实时动态调度模型.通过系统分析舰载机的基本作业流程,建立了3层混合控制的柔性模型架构.充分考虑故障等系统扰动的影响,提出基于合同网协议(CNP)的两级交互协同机制提高主体(Agent)问的协商效率,并尽可能消除重调度的影响.给出Agent个体的抽象原则以及开放性式内部结构.深入探讨了基于MAS的舰载机动态调度的基本算法.最后,选取舰载机的典型任务,在特定舰载机可靠性维修性水平下对调度过程进行仿真验证,获取了与实际调度过程趋势相符的舰载机出动能力曲线,证明了模型的可行性.     

对地观测卫星调度的混合整数规划模型及求解

首先简要介绍对地观测卫星的成像过程，详细分析多星调度过程中涉及的各种约束。在此基础上，将对地观测卫星调度问题看作一类具有时间窗口的并行机器调度问题，对其进行了数学描述，并建立对地观测卫星调度的混合整数规划模型。采用列生成法，将多卫星调度问题分解为集合分割主问题和单卫星调度子问题，通过循环迭代来求解调度模型。最后，针对本文提出的算法设计一个问题实例，并给出算法计算结果。结果分析表明，列生成法的效率与问题规模大小相关。