專利名稱：一種戰(zhàn)場搶修資源重組優(yōu)化決策方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種戰(zhàn)場搶修資源重組決策方法，在確立系統(tǒng)搶修效益最大化的目標后，根據(jù)找出滿足約束的一個最優(yōu)解，約束條件包含連續(xù)域的時間約束和離散域的資源約束，是一種具有背景意義的組合優(yōu)化優(yōu)化問題，結(jié)合總資源消耗率最小和資源柔性最小等確定型啟發(fā)式算法，及粒子群等概率型啟發(fā)式算法，可以對搶修任務(wù)、重組資源、重組時間等變量賦值進行優(yōu)化決策，在應(yīng)對體系對抗中的聯(lián)合保障中具有較好的應(yīng)用前景。
背景技術(shù)：
組合最優(yōu)化是通過數(shù)學(xué)方法的研究去尋找離散事件的最優(yōu)編排、分組、次序或篩選等，是運籌學(xué)的一個經(jīng)典重要的分支，所研究的問題涉及信息技術(shù)、管理、運輸、生產(chǎn)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)以及軍事領(lǐng)域。一般來說組合優(yōu)化問題的目標是從組合問題的可行性解集中求出最優(yōu)解。對于不同組合優(yōu)化問題，并沒有通用的高精度和高速度兼有的決策方法和優(yōu)化算法，針對不同問題獨立設(shè)計的啟發(fā)式算法，或結(jié)合多種算法的混合算法是求解組合優(yōu)化問題的可行性思路。戰(zhàn)場搶修資源重組決策具有很強的軍事應(yīng)用背景，要求決策人員在有限的時間內(nèi)，盡可能得到較優(yōu)的資源重組方案，滿足搶修任務(wù)需求。一般來說確定性啟發(fā)式算法都有較好的計算速度，但隨變量賦值組合數(shù)的增加，計算的精度較差，而概率性的啟發(fā)式算法在求解有約束組合優(yōu)化問題時，由于可能產(chǎn)生的大量不可行解，會影響到計算精度和計算速度。本設(shè)計涉及的戰(zhàn)場搶修資源重組決策方法，首先通過一致性檢測方法根據(jù)搶修資源和搶修時間的約束對變量進行初始化，約減不一致的變量，有效降低一般性搶修資源重組決策問題的變量維數(shù)，減少變量賦值的組合數(shù)。在初始化的基礎(chǔ)上，按照重組時間約束內(nèi)不同搶修任務(wù)對搶修資源的需求情況進行分類，并根據(jù)不同的分類特點設(shè)計相應(yīng)的優(yōu)化算法，結(jié)合總資源消耗率最小和資源柔性最小等確定型啟發(fā)式算法的高計算速度和粒子群算法的高計算精度的特點，可以在短時間內(nèi)獲得較優(yōu)的計算結(jié)果，在確定戰(zhàn)場搶修決策方案時有很強的理論意義和應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對現(xiàn)代體系對抗聯(lián)合保障特點和需求，提出的如何確定搶修任務(wù)、重組資源、重組時間的賦值決策方法，該方法適用于多任務(wù)、多資源、有約束的并發(fā)搶修任務(wù)需求資源重組。本發(fā)明的戰(zhàn)場搶修資源重組決策方法包括以下步驟:(I)采用約束滿足問題的建模方法對戰(zhàn)場搶修資源重組決策進行建模，通過約束傳播的方法，分別按照搶修資源約束和搶修時間約束對搶修任務(wù)的一致性進行檢測，按照搶修時間的約束對重組資源進行一致性檢測。(2)按照搶修資源種類數(shù)量約束和搶修時間的約束，通過約束傳播的方法對問題進行初始化，檢驗搶修任務(wù)關(guān)于搶修資源和搶修時間一致性。初始化后每個搶修任務(wù)都至少有一組重組資源變量賦值組合能夠限定的重組時間內(nèi)重組到搶修任務(wù)需求點。同時每個搶修任務(wù)供應(yīng)點都至少能給一項搶修任務(wù)提供一個計量單位的某種搶修資源。(3)按照不同任務(wù)要求搶修時間內(nèi)，搶修任務(wù)之間需求搶修資源的沖突的情況將搶修資源重組決策分為以下三類:無沖突搶修資源重組決策，完全沖突搶修資源重組決策和完全沖突搶修資源重組決策，并分類建立模型。(4)根據(jù)無沖突搶修資源重組決策模型特點，搶修任務(wù)在限定搶修時間內(nèi)至少有一個資源供應(yīng)點能夠提供搶修任務(wù)所需的各類資源，屬于“供過于求”或“供求平衡”。給搶修任務(wù)決策變量的賦值為1，即搶修任務(wù)都響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上確立兩階段問題“搶修資源點最少”和“剩余搶修資源柔性最大”，并分別通過對應(yīng)的啟發(fā)式搜索算法確定重組資源變量的賦值。(5)根據(jù)完全沖突搶修資源重組決策模型特點，設(shè)計了基于資源總消耗率和粒子群算法的混合模型求解方法，確定搶修任務(wù)變量的賦值，在此基礎(chǔ)上再根據(jù)剩余搶修資源柔性最大的啟發(fā)式方法，確定重組資源變量的賦值。(6)根據(jù)不完全沖突搶修資源重組決策模型的特點，設(shè)計了搶修資源沖突和柔性最小的啟發(fā)算法，按照搶修資源沖突最小確定搶修任務(wù)變量的賦值，再根據(jù)搶修任務(wù)資源需求，按照資源柔性最小給搶修任務(wù)分配資源，確定重組資源變量的賦值。(7)在確定重組資源變量賦值后，分別按照決策人員要求分別按照同時開始、同時結(jié)束、按時完成，三種時間賦值策略分別給任務(wù)重組時間和資源重組時間進行賦值。本發(fā)明的優(yōu)點是:通過變量降維、分類和分步賦值的方法可以對多任務(wù)、多資源、有約束的一般性并發(fā)搶修任務(wù)需求資源重組決策進行求解，適用性強、計算速度快、計算精度高。本發(fā)明針對一般性戰(zhàn)場搶修資源重組決策的特點，利用基于約束傳播的思想，通過搶修資源需求約束和搶修時間約束，對搶修任務(wù)和重組資源的一致性進行檢測，在問題確有不一致變量時可以有效的對 變量降維，實現(xiàn)減小運算規(guī)模的目的。在此基礎(chǔ)上再根據(jù)搶修時間內(nèi)不同搶修任務(wù)的資源需求沖突將戰(zhàn)場搶修資源重組決策分為不沖突搶修資源重組、完全沖突搶修資源重組和不完全搶修資源重組，在此基礎(chǔ)上針對問題分類，分別設(shè)計了基于總資源消耗率最小和資源柔性最小等確定型啟發(fā)式算子，并通過與二元取整粒子群算法混合對部分分類問題進行求解，具有針對性的分類計算方法在保證計算精度和速度的同時，能滿足現(xiàn)代軍事聯(lián)合保障的需求，更具軍事應(yīng)用價值。
具體實施例方式為了更好的說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。(I)戰(zhàn)場搶修資源重組決策的初始化。假設(shè)BRT是n維搶修任務(wù)決策變量，RRS是vXnXm維重組搶修資源決策變量，RRT是TT的n維因變量，RS是v Xm維搶修資源向量，TT是RRS的nXm維因變量。n表示待響應(yīng)搶修任務(wù)的數(shù)量表示資源供應(yīng)點數(shù)量,v表示搶修資源類別數(shù)量，那么戰(zhàn)場搶修重組決策問題可以描述為RDP = {BRT, RRS, RRT, RS, TT,C}，模型可以描述為
nmax: YdB衍ix RTbi
*=1( I )st ^RtJO, 1}；BRtiG (BRt1, BRt2,...,BRtJ ；
RTbi G (RTb1, RTb2, —, RTbJ ；
權(quán)利要求
1.戰(zhàn)場搶修資源重組優(yōu)化決策方法，其特征在于包括如下具體步驟:(1)根據(jù)約束滿足建模方法對戰(zhàn)場搶修資源決策進行建模，模型以戰(zhàn)場搶修效益最大化為目標，約束條件主要包括搶修任務(wù)資源需求類型和數(shù)量要求，以及搶修時間的限制。(2)按照搶修資源種類數(shù)量約束和搶修時間的約束，通過約束傳播的方法對問題進行初始化，檢驗搶修任務(wù)關(guān)于搶修資源和搶修時間一致性。初始化后每個搶修任務(wù)都至少有一組重組資源變量賦值組合能夠限定的重組時間內(nèi)重組到搶修任務(wù)需求點。同時每個搶修任務(wù)供應(yīng)點都至少能給一項搶修任務(wù)提供一個計量單位的某種搶修資源。(3)按照不同任務(wù)要求搶修時間內(nèi)，搶修任務(wù)之間需求搶修資源的沖突的情況將搶修資源重組決策分為以下三類:無沖突搶修資源重組決策，完全沖突搶修資源重組決策和完全沖突搶修資源重組決策，并分類建立模型。(4)根據(jù)無沖突搶修資源重組決策模型特點，搶修任務(wù)在限定搶修時間內(nèi)至少有一個資源供應(yīng)點能夠提供搶修任務(wù)所需的各類資源，屬于“供過于求”或“供求平衡”。給搶修任務(wù)決策變量的賦值為1，即搶修任務(wù)都響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上確立兩階段問題“搶修資源點最少”和“剩余搶修資源柔性最大”，并分別通過對應(yīng)的啟發(fā)式搜索算法確定重組資源變量的賦值。(5)根據(jù)完全沖突搶修資源重組決策模型特點，設(shè)計了基于資源總消耗率和粒子群算法的混合模型求解方法，確定搶修任務(wù)變量的賦值，在此基礎(chǔ)上再根據(jù)剩余搶修資源柔性最大的啟發(fā)式方法，確定重組資源變量的賦值。(6)根據(jù)不完全沖突搶修資源重組決策模型的特點，設(shè)計了搶修資源沖突和柔性最小的啟發(fā)算法，按照搶修資源沖突最小確定搶修任務(wù)變量的賦值，再根據(jù)搶修任務(wù)資源需求，按照資源柔性最小給搶修任務(wù)分配資源，確定重組資源變量的賦值。(7)在確定重組資源變量賦值后，分別按照決策人員要求分別按照同時開始、同時結(jié)束、按時完成，三種時間賦值策略分別給任務(wù)重組時間和資源重組時間進行賦值。從而解決戰(zhàn)場搶修資源重組中的“重組的對象是誰”，“由誰完成重組”，“什么時間完成重組”等問題。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種戰(zhàn)場搶修資源重組優(yōu)化決策方法，用以對多任務(wù)多資源需求和分布式多資源點供應(yīng)的資源重組決策。首先通過約束傳播方法對一般性戰(zhàn)場搶修重組決策進行初始化，約減不一致?lián)屝奕蝿?wù)變量和重組資源變量，在此基礎(chǔ)上按照搶修時間內(nèi)搶修任務(wù)對搶修資源的需求沖突，將資源重組決策分為不沖突、完全沖突和不完全沖突三類，針對不同決策的分類特點，分別設(shè)計了基于搶修資源點最少，剩余搶修資源柔性最大，總消耗率最小等啟發(fā)式規(guī)則，以及總消耗率最小和二元離散粒子群算法的混合算法，最后設(shè)計了同時開始，同時結(jié)束、按時完成等重組時間賦值策略。本發(fā)明著眼于解決現(xiàn)在體系對抗中聯(lián)合保障中出現(xiàn)的多任務(wù)資源需求沖突，通過本方法可以系統(tǒng)、完整的生成一組搶修任務(wù)、重組資源、重組時間的優(yōu)化賦值方案，為決策人員決策提供理論支持和決策依據(jù)。
文檔編號G06Q10/04GK103164747SQ201110416149
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者宋建社, 郭軍, 曹繼平, 楊正磊, 李曉燕, 王正元, 王連鋒 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院