【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于任务规划，尤其涉及一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法与系统。
技术介绍
1、任务规划通过制定满足场景约束的任务方案，为任务执行提供指导。在复杂环境下，态势动态变化、信息获取渠道受阻、通信状态不稳定等动态不确定性因素限制了任务方案的有效性，难以保证任务的顺利完成。不确定性因素的发生会导致任务规划需考虑的约束限制剧增，大大增加寻优的难度，同时在任务执行过程中，不确定性事件的发生会干扰任务的正常执行，甚至导致任务失败。例如，针对货车装载、运输货物任务，货物装载与货物类型、货车容量等相关，货车运输受到天气、交通状况等不确定因素的影响。面对动态复杂环境，如何快速有效整合可用资源，在确保任务完成的同时实现任务效能的最大化。
2、任务规划方式通常分为预先规划和动态规划，预先规划通过分析任务目标、实时态势等，考虑资源的可用性、费效比等，初步确定任务执行方案，用于指导任务资源的准备；动态规划能够根据实时态势动态调整或重新生成任务方案，通过调度资源配置应对任务过程中出现的不确定干扰因素，尽可能保证任务方案的合理性和可执行性。然而，由于系统复杂性和小概率意外事件的不可穷举性，预先规划难以生成详细精确的任务方案计划，且增加了未来不适应性的风险，从而带来了任务方案调整甚至重新规划的开销。预测式规划在不确定因素发生后，采用反应式规划在任务执行过程中对任务方案进行相应调整，适应性强却无法提前避免方案失效时任务中断，更严重的是它忽略了任务方案频繁调整带来的不利影响。
技术实现思路
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2、本专利技术第一方面提出一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，所述方法包括：在分析任务方案内容的基础上定义松耦合式任务方案格式，进一步确定资源分配方案和任务执行方案的关系，用于支持后续任务分配；建立层次式任务分配模型，通过制定资源分配方案、任务执行方案执行任务的逐级分配，当任一层级分配资源发生变化导致执行方案失效时，切换至新的任务方案。
3、其中，任务类型包括信息空间处理任务和物理空间执行任务。
4、其中，信息空间处理任务的执行资源为信息空间资源，包括计算资源、存储资源、传输资源，任务目标为改变信息空间资源状态，包括完成、中止、异常。
5、其中，物理空间执行任务的执行资源为物理空间实体，所述物理空间实体指能够独立执行任务的实体，任务目标为改变物理空间某一实体的状态，包括形态、位置、大小。
6、在一些实施例中，所述任务的类型包括信息空间处理任务、物理空间执行任务。信息空间处理任务的执行资源为信息空间资源，包括计算、存储、传输等资源，任务目标为改变信息空间资源状态，包括完成、中止、异常等。物理空间执行任务的执行资源为物理空间实体，包括人、机器等能够独立执行任务的实体，任务目标为改变物理空间某一实体的状态，包括形态、位置、大小等。
7、在所述方法中，定义松耦合式任务方案格式：在任务方案字段中增加资源类型相关字段，将任务方案分为资源分配方案和任务执行方案，资源分配方案表示为{任务编号、任务目标、资源类型、资源数量、时间}，任务执行方案表示为{执行资源编号、执行资源数量、执行时间}。
8、在所述方法中，确定资源分配方案和任务执行方案的关系：一个任务t具有多种满足条件的资源分配方案ra(t)＝{ra1,ra2,…,ram}，一个资源分配方案rai生成多个任务执行方案
9、在所述方法中，定义任务方案和方案调整方式：
10、任务方案可表示为：
11、
12、当一个任务执行方案失效时，速切换至同一个资源分配方案rai下的其他任务执行方案；
13、当当前资源分配方案无法满足任务时，重新调整资源分配方案，并生成相应的任务执行方案：
14、
15、在所述方法中，定义可用任务资源：
16、资源类型划分：任务资源按资源类型分为m个集合{z1,z2,…,zm}，i＝1,2,…,m，表示一个资源类型中包含多个资源个体
17、资源簇划分：同资源类型内部资源个体存在能力差异，对每一类型资源zi中能力相近的资源聚合分类，形成ki个资源簇，i＝1,2,…,m，每个资源簇由zi中资源个体组成，
18、在所述方法中，制定资源分配方案：
19、上一层级任务分配控制系统根据任务需求选择符合要求的任务单元集合形成资源分配方案，并向分配方案中的任务单元集合下发资源任务：
20、任务t中包括多个子任务t＝{t1,t2,…,th}，th(h＝1,2,…,n)为其中的子任务；资源分配方案表示为为资源簇参与子任务th的资源个体数量；
21、在确定资源分配方案时，为每个子任务分配资源簇以及资源个体数量，以满足子任务的资源需求；资源分配的优化目标为选取匹配的资源簇以最大化任务完成可能性：
22、
23、公式(1)为优化目标，从资源角度方面，在满足任务需求的前提下，每个资源簇内使用的资源占比越少，则在执行阶段任务单元的灵活度越大，以应对任务单元失效时进行的动态更换；
24、公式(2)中，为资源的平均能力，当资源簇平均能力满足子任务需求时，资源簇方参与该子任务，采用资源簇在相应环境下的平均性能参数表示，参与任务的资源个体数量为自然数，不超过资源簇的可用资源总数
25、公式(3)中，资源簇参与所有子任务的资源个体数量之和，不超过资源簇的可用资源总数；
26、公式(4)中，为资源簇为子任务th提供的资源量，分配的资源量不低于th的资源需求量require(th)。
27、在所述方法中，制定任务执行方案：
28、任务单元集合根据接收到的资源任务以及具体执行单元状态制定任务执行方案，并向任务分配控制系统上报执行计划；
29、执行单元分配方案表示为针对每个子任务th，ra已确定参与任务的资源簇和资源数量；执行单元分配需要从相应资源簇中选择任务单元加入za，直至满足th资源需求；执行单元分配优化目标为最小化任务单元成本代价：
30、
31、公式(5)中，为任务单元的执行成本，为任务单元与子任务th的分配关系；
32、公式(6)中，当选择任务单元参与任务时，为1，否则为0；
33、公式(7)中，限制每个任务单元最多参与一项子任务；
34、公式(8)中，为执行单元的能力，针对每个资源簇所选取执行单元的资源能力满足资源分配方案中该资源簇提供的资源量。
35本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，
3.根据权利要求2所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，在所述方法中，确定资源分配方案和任务执行方案的关系：一个任务T具有多种满足条件的资源分配方案ra(T)＝{ra1，ra2，...，ram}，一个资源分配方案rai生成多个任务执行方案
4.根据权利要求3所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，在所述方法中，定义任务方案和方案调整方式：
5.根据权利要求4所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，在所述方法中，定义可用任务资源：
6.根据权利要求5所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，在所述方法中，制定资源分配方案：
7.根据权利要求6所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，在所述方法中，制定任务执行方案：
8.根据权利要求7所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法
9.一种面向复杂场景不确定性的任务规划系统，其特征在于，所述系统包括处理单元，所述处理单元在工作状态下被配置为执行：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-8任一项所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，
3.根据权利要求2所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，在所述方法中，确定资源分配方案和任务执行方案的关系：一个任务t具有多种满足条件的资源分配方案ra(t)＝{ra1，ra2，...，ram}，一个资源分配方案rai生成多个任务执行方案
4.根据权利要求3所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，在所述方法中，定义任务方案和方案调整方式：
5.根据权利要求4所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，在所述方法中，定义可用任务资源：
6.根据权利要求5所述的一种面向复杂场景不确定性的任务规划方法，其特征在于，在所述方法中，制定资源分配方案：
7.根据权利要求6所述的一种面向复杂场景不确定性的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵凯南，王雯，杨雄军，陈乐，杜晓磊，保金桢，吴元立，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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