一种舰载机保障作业调度方法技术

本发明专利技术涉及舰载机保障作业调度技术领域，尤其涉及一种舰载机保障作业调度方法，该方法包括以下步骤：步骤一，收集数据：收集一段时间内舰载机保障作业请求和空闲保障战位，按照时间窗要求对其进行划分；步骤二，时间窗内匹配：利用贪婪策略或匈牙利策略将同一时间窗内的保障作业和保障战位进行匹配；步骤三，调度：根据匹配结果指示舰载机去合适的保障战位完成保障作业；步骤四，重复以上步骤，直至所有舰载机保障作业完成。本方法能够有效的进行甲板资源调度，实现舰载机作业的高效保障，能够对作业调度的效用进行良好的优化。业调度的效用进行良好的优化。

【技术实现步骤摘要】
一种舰载机保障作业调度方法


[0001]本专利技术涉及舰载机保障作业调度
，尤其涉及一种舰载机保障作业调度方法。

技术介绍

[0002]舰载机保障作业调度是指在有限时间、空间和资源约束的前提下合理安排舰载机所需保障作业顺序并高效完成舰载机的作业保障。在真实作战环境下，舰载机出动架次率决定了航母的持续作战能力，而舰载机保障作业调度效率是影响舰载机出动架次率的主要因素。在舰载机保障过程中，航母甲板上环境的高动态性，舰载机群保障作业密集性，以及舰载机保障资源的不匹配，不同的舰载机需要不同的保障资源，同时舰载机保障作业最佳匹配的搜索解空间庞大等特性，要求每一组待保障的舰载机必须对其保障过程进行合理的调度及规划。待保障的舰载机必须在规定的时间内按计划完成降落、移动、保障和起飞等操作，其中包含了如滑行、停车、加油、检测、重新武装和整修等作业。同时，执行保障作业需要指挥中心为其分配一组有限并且可能冲突的资源，如甲板升降机、弹射器、着陆带、地面车辆、油罐车、装弹车和甲板工作人员等。在航母平台上，甲板被划分为若干块保障战位区域，上述的资源均归属于相应的保障战位，一个保障战位可能拥有几种资源，但同一时刻仅可供一架舰载机使用，即若舰载机执行保障作业，应首先移动至拥有此作业所需资源的保障战位。但是这些规划都要考虑可能发生的突发故障，如空中紧急情况(燃料或液压泄露，机体受损，仪表失灵)、设备故障(弹射器失灵、油罐车损坏)和随机服务时间(检修时间，加油时间)。
[0003]航母舰载机保障作业调度的研究在国外开展的较早，经历了人工经验调度、计算机辅助调度和智能决策优化调度三个阶段，目前随着计算机科学的发展，正朝着自动化、智能化的方向发展，如MIT的Michini和Ryan等合作开发了舰载机甲板作业规划决策支持系统DCAP(deck operations course of action planner)，以及在DCAP基础上开发的基于触屏控制技术的“舰船一体化触控系统”(Deployable Ship Integration Multitouch System，DSIMS)。而近些年来国内学者在该领域进行了大量的研究工作，针对该问题常用的方法是智能粒子群算法、遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法、建模仿真方法、最优化方法，以及基于专家方案的逆向强化学习方法等。但上述方法多以保障作业可预知的静态调度为研究基础，但在实际作战场景中，保障作业调度策略往往需要根据实时环境及时地进行动态调整，上述方法过多地依赖代价模型的设计，而不接受实际运行时的环境实时反馈，使最终调度策略的执行效果很难满足实时场景需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种舰载机保障作业调度方法，以解决上述方法中存在的问题。
[0005]本专利技术的一种舰载机保障作业调度方法采用如下技术方案：
[0006]一种舰载机保障作业动态调度方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一，收集数据：收集一段时间内舰载机保障作业请求和空闲保障战位，按照时间窗要求对其进行划分；
[0008]步骤二，时间窗内匹配：利用贪婪策略或博弈论策略将同一时间窗内的保障作业和保障战位进行匹配；
[0009]步骤三，调度：根据匹配结果指示舰载机去合适的保障战位完成保障作业；
[0010]步骤四，重复以上步骤，直至所有舰载机保障作业完成。
[0011]所述步骤一中：首先对问题进行建模，将舰载机保障作业调度问题建模为二分图，将舰载机保障作业需求订单和空闲保障战位资源分别组成两组互不关联但有顺序的集合；
[0012]对于舰载机保障作业需求订单，表示为六元组o＝＜id,S
i
,T
oc
,T
od
,T
dd
,O
type
＞，其中id为舰面上需要保障作业的舰载机的标识，S
i
为每一个id对应的舰载机的地理位置(即舰面坐标),T
oc
为该舰载机保障作业需求出现的时间，T
od
为该订单的作业时间,T
dd
为该订单要求的截止时间,O
type
为该订单所需要的作业类型；
[0013]对于保障战位资源，一组保障站位资源表示为四元组r＝＜id,S
j
,C
j
,R
type
＞,id为每个站位资源标识，S
j
为每个站位资源的地理位置(即舰面坐标)，C
j
为每个站位资源的容量，R
type
为站位可以提供的保障资源类型；
[0014]按照固定时间窗对收集到的数据进行划分。
[0015]所述步骤二中，作业过程是由不同的订单组成的订单流不断的同站点进行匹配，站点不断地保障作业订单的过程，站点与订单之间进行匹配的依据就是二值之间的权值，权值由以下公式决定：Qi
j
＝|(|T
dd
‑
t|)/(|S
i
‑
S
j
|)|，其中|T
dd
‑
t|表示该订单的截止时间与当前时间的时间差，|S
i
‑
S
j
|表示订单与站点的距离，该权值表示当订单的截止时间越接近当前时间时，权值越小。
[0016]所述步骤二中，在贪婪策略下，收集到所述步骤一中的数据后，第一步，在按照时间窗划分下的订单和战位中，按照符合时间需求和符合其他条件将订单与战位使用权值公式计算二者之间的权值Q
ij
，生成权值矩阵；
[0017]第二步，检查订单所需作业类型是否在站点能提供的作业类型中，对符合作业类型的订单
‑
站点的权值取最小值，表示保障过程中的最小损耗，如果此权值对应的站点已被占用，则选取剩下权值中的最小值；
[0018]第三步，本时间窗内未实现匹配的订单保留并进入下一个时间窗匹配；匹配成功的站点设置为被占用，然后将订单的时间赋给该站点，表示站点已被订单占用；
[0019]对每次被占用的站点进行判断：如果占用资源的持续时间非0，则对其时间按Δt固定步长持续减少，直到持续时间为0；
[0020]判断站点的资源容量，若容量非0，则对其进行减少，表示其进行过一次保障，若其持续时间为0，则将其设置为未占用，并从被占用集合中删除，以进入所述第三步中匹配；
[0021]匹配结束后，进入步骤三。
[0022]所述步骤二中，在匈牙利策略下，收集到所述步骤一中的数据后，第一步，检查订单所需作业类型是否在站点能提供的作业类型中，在按照时间窗划分下的订单和战位中，按照符合时间需求和符合其他条件将订单与战位使用权值公式计算二者之间的权值Q
ij
，生成权值矩阵；
[0023]第二步，将权值矩阵作为输入，通过匈牙利算法求解全局最优权值组合，计算出最
小权值；
[0024]第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舰载机保障作业动态调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，收集数据：收集一段时间内舰载机保障作业请求和空闲保障战位，按照时间窗要求对其进行划分；步骤二，时间窗内匹配：利用贪婪策略或匈牙利策略将同一时间窗内的保障作业和保障战位进行匹配；步骤三，调度：根据匹配结果指示舰载机去合适的保障战位完成保障作业；步骤四，重复以上步骤，直至所有舰载机保障作业完成。2.根据权利要求1所述的一种舰载机保障作业动态调度方法，其特征在于，所述步骤一中：首先对问题进行建模，将舰载机保障作业调度问题建模为二分图，将舰载机保障作业需求订单和空闲保障战位资源分别组成两组互不关联但有顺序的集合；对于舰载机保障作业需求订单，表示为六元组o＝＜id,S
i
,T
oc
,T
od
,T
dd
,O
type
＞，其中id为舰面上需要保障作业的舰载机的标识，S
i
为每一个id对应的舰载机的地理位置(即舰面坐标),T
oc
为该舰载机保障作业需求出现的时间，T
od
为该订单的作业时间,T
dd
为该订单要求的截止时间,O
type
为该订单所需要的作业类型；对于保障战位资源，一组保障站位资源表示为四元组r＝＜id,S
j
,C
j
,R
type
＞,id为每个站位资源标识，S
j
为每个站位资源的地理位置(即舰面坐标)，C
j
为每个站位资源的容量，R
type
为站位可以提供的保障资源类型；按照固定时间窗对收集到的数据进行划分。3.根据权利要求2所述的一种舰载机保障作业动态调度方法，其特征在于，所述步骤二中：作业过程是由不同的订单组成的订单流不断的同站点进行匹配，站点不断地保障作业订单的过程，站点与订单之间进行匹配的依据就是二值之间的权值，权值由以下公式决定：Qi
j
＝|(|T
dd
‑
t|)/(|S
i
‑
S
j
|)|，其中|T
dd
‑
t|表示该订单的截止时间与当前时间的时间差，|S
i
‑
S
j
|表示订单与站点的距离，该权值表示当订单的截止时间越接近当前时间时，权值越小；贪婪策略下...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐明亮，李宜宾，李亚飞，高琬茹，吕培，郭毅博，周兵，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：