基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法和装置。所述方法通过获取并分析预设的舰船航空弹药转运任务，根据分析得到的参数及预设的约束条件构建弹药转运优化模型，该模型通用性强，可适应不同舰船的不同弹药转运流程；采用改进的EDA方式进行优化求解，改进的EDA方式引入了调度顺序概率矩阵和弹库选择概率矩阵的双概率矩阵的形式，对初始种群的生成进行了改进，并结合了局部搜索，相较于标准EDA算法，对于解空间的深度搜索效果有了很大的提高；采用弹药转运车运输单元为基本单位进行计算，优化解的精细程度，采用本方法可有效求解航空弹药转运问题，对作业效率进行优化。进行优化。进行优化。

【技术实现步骤摘要】
基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法和装置


[0001]本申请涉及舰船航空弹药转运调度
，特别是涉及一种基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法和装置。

技术介绍

[0002]舰船航空弹药转运作业能力是影响舰载机出动架次率的重要因素。作为航空保障作业诸多作业之一，航空弹药保障作业需要完成弹药的贮存、转运、装配、挂载，所需要的安全性高，作业流程复杂，花费时间长。弹药从出库到挂载，环节多，需要从弹药库取出，通过下层武器升降机运送，依据武器类型判断装配地点，装配好的弹药再通过上层武器升降机或飞机升降机送达飞行甲板，最终在飞行甲板完成舰载机弹药的挂载。因此优化舰船弹药转运调度，对提高舰载机保障效率，增强舰船作战能力有重要意义。
[0003]舰船航空弹药转运作业问题复杂程度高，约束条件众多，且求解难度随单批次转运弹药数量增加呈指数性增长。对于此问题的求解，国内学者已进行了很多研究。但是现有的优化模型缺乏通用性，并且模型精细程度不高。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法和装置。该方法中优化模型通用性强，可适应不同舰船的不同弹药转运流程；优化模型精细程度高，可实现对每一辆弹药转运车的独立调度。
[0005]一种基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法，所述方法包括：
[0006]获取并分析预设的舰船航空弹药转运任务，得到弹药总需求量、弹药种类、需要的运输单元以及转运任务类别，并将所述舰船航空弹药转运任务分配至各弹库；所述运输单元是指一辆弹药转运车；
[0007]根据所述弹药种类、所述弹药总需求量、所述运输单元、预设的约束条件以及所述转运任务类别，以舰船航空弹药转运任务的完成时间最短为目标，构建基于运输单元的弹药转运优化模型；
[0008]构建概率模型，并对所述概率模型其进行初始化；所述概率模型包括：调度顺序概率矩阵和弹库选择概率矩阵；
[0009]根据所述调度顺序概率矩阵及所述弹库选择概率矩阵进行抽样统计，得到包含NIND个个体的种群；其中NIND为大于1的整数；
[0010]采用多弹库多通道并行时序生成方式对个体进行求解，得到NIND个解；
[0011]在所述NIND个解中挑选Q个转运时间较小的优异解，在每个所述优异解所属个体内进行局部搜索，得到优化后的优异解；
[0012]根据所述优化后的优异解和预定的学习速率，对所述调度顺序概率矩阵和所述弹库选择概率矩阵进行更新，并进行迭代运算，直到满足迭代终止条件，得到最终的最优解。
[0013]一种基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化装置，所述装置包括：
[0014]调度任务获取模块，用于获取并分析预设的舰船航空弹药转运任务，得到弹药总需求量、弹药种类、需要的运输单元以及转运任务类别，并将所述舰船航空弹药转运任务分配至各弹库；所述运输单元是指一辆弹药转运车。
[0015]转运优化模型构建模块，用于根据所述弹药种类、所述弹药总需求量、所述运输单元、预设的约束条件以及所述转运任务类别，以舰船航空弹药转运任务的完成时间最短为目标，构建基于运输单元的弹药转运优化模型。
[0016]EDA算法的概率模型构建模块，用于构建概率模型，并对所述概率模型其进行初始化；所述概率模型包括：调度顺序概率矩阵和弹库选择概率矩阵。
[0017]种群确定模块，用于根据所述调度顺序概率矩阵及所述弹库选择概率矩阵进行抽样统计，得到包含NIND个个体的种群；其中NIND为大于1的整数。
[0018]局部搜索模块，用于采用多弹库多通道并行时序生成方式对个体进行求解，得到NIND个解；在所述NIND个解中挑选Q个转运时间较小的优异解，在每个所述优异解所属个体内进行局部搜索，得到优化后的优异解。
[0019]概率矩阵更新和最优解确定模块，用于根据所述优化后的优异解和预定的学习速率，对所述调度顺序概率矩阵和所述弹库选择概率矩阵进行更新，并进行迭代运算，直到满足迭代终止条件，得到最终的最优解。
[0020]上述基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法和装置，所述方法通过获取并分析预设的舰船航空弹药转运任务，得到弹药总需求量、弹药种类、需要的运输单元以及转运任务类别，并将舰船航空弹药转运任务分配至各弹库，根据这些参数及预设的约束条件构建弹药转运优化模型，该模型通用性强，可适应不同舰船的不同弹药转运流程；采用改进的EDA方式进行优化求解，改进的EDA方式引入了调度顺序概率矩阵和弹库选择概率矩阵的双概率矩阵的形式，对初始种群的生成进行了改进，并结合了局部搜索，相较于标准EDA算法，对于解空间的深度搜索效果有了很大的提高；采用弹药转运车运输单元为基本单位进行计算，优化了解的精细程度，采用本方法可有效求解航空弹药转运问题，对作业效率进行优化。
附图说明
[0021]图1为舰船航空弹药转运基本环节流程示意图；
[0022]图2为一个实施例中基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法的流程示意图；
[0023]图3为一个实施例中多弹库多通道转运任务求解流程图的流程示意图；
[0024]图4为另一个实施例中局部搜索流程图示意图；
[0025]图5为一个实施例中基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化装置的结构框图；
[0026]图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图；
[0027]图7为另一个实施例中第一种弹药转运流程；
[0028]图8为另一个实施例中第二种弹药转运流程；
[0029]图9为一个验证性实施例中两种EDA算法比较图；
[0030]图10为一个验证性实施例中采用本方法进行弹药转运的弹药运输单元工序甘特图。
具体实施方式
[0031]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0032]参照美“福特”级舰船的航空弹药转运作业流程，舰船航空弹药转运基本环节流程示意图如图1所示。弹药管理人员依据该出动批次飞机所需弹药，确定弹药总需求量、种类，并将运弹任务分配至各弹库。运弹人员则因弹药储存方式不同采取不同手段取出弹药并考虑是否进行简单装配。完成上述步骤的弹药将等待下层升降机空闲，若空闲则将下层升降机调至该弹库实施升降机转运。若弹药需要装配台进行装配，将弹药转运至弹药装配区进行装配作业，否则转运至机库甲板。待上层升降机或多用途升降机空闲后，弹药继续转运至飞行甲板及各停机位处进行挂载作业。最后弹药转运车及运弹人员待升降机空闲后原路返回，弹药转运结束。
[0033]在一个实施例中，如图2所示，提供了一种基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法，该方法包括以下步骤：
[0034]步骤200：获取并分析预设的舰船航空弹药转运任务，得到弹药总需求量、弹药种类、需要的运输单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于EDA算法的舰船航空弹药转运调度优化方法，其特征在于，所述方法包括：获取并分析预设的舰船航空弹药转运任务，得到弹药总需求量、弹药种类、需要的运输单元以及转运任务类别，并将所述舰船航空弹药转运任务分配至各弹库；所述运输单元是指一辆弹药转运车；根据所述弹药种类、所述弹药总需求量、所述运输单元、预设的约束条件以及所述转运任务类别，以舰船航空弹药转运任务的完成时间最短为目标，构建基于运输单元的弹药转运优化模型；构建概率模型，并对所述概率模型其进行初始化；所述概率模型包括：调度顺序概率矩阵和弹库选择概率矩阵；根据所述调度顺序概率矩阵及所述弹库选择概率矩阵进行抽样统计，得到包含NIND个个体的种群；其中NIND为大于1的整数；采用多弹库多通道并行时序生成方式对个体进行求解，得到NIND个解；在所述NIND个解中挑选Q个转运时间较小的优异解，在每个所述优异解所属个体内进行局部搜索，得到优化后的优异解；根据所述优化后的优异解和预定的学习速率，对所述调度顺序概率矩阵和所述弹库选择概率矩阵进行更新，并进行迭代运算，直到满足迭代终止条件，得到最终的最优解。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述弹药种类、所述弹药总需求量、所述运输单元、预设的约束条件以及所述转运任务类别，以舰船航空弹药转运任务的完成时间最短为目标，构建基于运输单元的弹药转运优化模型，包括：根据所述运输单元、所述弹药种类、所述弹药总需求量以及预设的约束条件，得到运输单元转运任务类别；根据所述运输单元转运任务类别，得到运输单元转运任务的工序；将所有所述运输单元转运任务的工序根据预定的调度规则进行调度，得到运输单元转运任务的完成时间；将所述运输单元转运任务的完成时间最短作为目标函数，以预设的约束条件为约束，得到基于运输单元的弹药转运优化模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建概率模型，并对所述概率模型其进行初始化，步骤前还包括：根据停机位所需弹药的转运任务，确定弹药种类与弹药数量；根据所述弹药种类、所述弹药数量、弹药所属的弹库以及预设的约束条件，得到所需运输单元的数量；对停机位和弹库分别按照先后顺序进行编码，得到停机位编码和弹库编码；并根据停机位编码的先后顺序对运输单元进行编码，得到运输单元编码；根据所述运输单元编码、弹库编码以及停机位编码，采用调度顺序+双重模式的编码方式，得到转运任务编码；所述调度顺序+双重模式的编码方式为对一个批次弹药所对应的所有运输单元按先后顺序进行调度，将运输单元转运弹药的起始弹库及停机位作为每个运输单元所对应的两重模式；将所述转运任务编码表示为一个三行多列的一个矩阵，其中：第一行代表各个运输单元的调度顺序，每一个元素的值为所述运输单元编号；第二行代表运输单元编号对应的各
运输单元转运弹药所属弹库，每一个元素的值为弹库编号；第三行代表按运输单元编号对应运输单元将要运输到达的停机位，每一个元素的值为停机位编号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，运输单元总数为m；弹库总数为n；构建概率模型，并对所述概率模型其进行初始化，包括：将所述调度顺序概率矩阵中的每一个元素值初始化为1/m；所述调度顺序概率矩阵为n
×
m阶矩阵，所述调度顺序概率矩阵的第i行第j列的元素是编码为i的运输单元位于第j个被调度位置上的概率；当不同弹库储存的弹药种类相同时，将所述弹库选择概率矩阵中的每一个元素值初始化为1/n；所述弹库选择概率矩阵为n
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m阶矩阵；所述弹库选择概率矩阵的运输单元i选择弹库j的概率；当不同弹库所储存的弹药种类不同时，则根据不同运输单元所搭载的弹药种类将相应位置的概率归零并重新平均分配每行的概率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用多弹库多通道并行时序生成方式对个体进行求解，得到NIND个解，包括：根据运输单元的转运任务，确定运输单元工序；根据运输单元的调度顺序，确定有资源占用工序的优先级；所述优先级高的工序优先占用资源，在工序执行完成后释放资源；将任务开始时刻设置为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏析超，陶俊权，韩维，张勇，刘湘一，程亮亮，肖楚琬，李常久，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学航空作战勤务学院，
类型：发明
国别省市：