[发明专利]一种面向任务资源匹配的装备保障任务单目标规划方法

权利要求书

1.一种面向任务资源匹配的装备保障任务单目标规划方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)粒子编码：

每个粒子表示任务与资源匹配的一个解，用矩阵各列的行标作为粒子的各个维，粒子各维表示的意义为：各个子任务所占用资源的序号；粒子i的位置和速度数学分别表示为：

X_i(t)＝(x_i1(t),x_i2(t),…,x_ij(t),…,x_iV(t)) (1)

V_i(t)＝(v_i1(t),v_i2(t),…,v_ij(t),…,v_iV(t)) (2)

其中，x_ij(t)∈[1,2,…,V]，表示t时刻第i个粒子第j个子任务在资源序列中的位置，V为子任务数量；

步骤(2)初始化：

粒子群的初始化是对每个粒子的位置和速度的初始化；对粒子i位置的初始化是给各个子任务选定一个资源，粒子的初始位置必须是可行的，即任务与资源可匹配；对粒子速度的初始化就是对进行第一次迭代的粒子各维移动距离的初始化；根据问题规模设置种群大小N；计算各粒子的适应函数值，初始个体最优位置pBest和全局最优位置gBest；

步骤(3)粒子移动：

移动速度的调整根据如下公式：

V_i(t+1)＝ω·V_i(t)+c₁·r₁·(pBest_i(t)-X_i(t))+c₂·r₂·(gBest_i(t)-X_i(t)) (3)

式中：ω是惯量权值，c₁和c₂为加速因子，r₁和r₂为[0,1]区间上的随机数；通过向量的计算对粒子速度的每个维进行改变，为防止粒子过快地从搜索空间的一个区域飞向另一个区域，将粒子每一维速度限制在[-v_max,v_max]范围之内，即：

其中，v_max小于粒子活动范围，这里活动范围指可用子资源的个数；

步骤(4)位置的更新与越界修正：

X_i(t+1)＝X_i(t)+V_i(t+1) (5)

式中：对粒子的位置坐标值进行四舍五入取整处理，对于越界的粒子，其越界的维取靠近的边界值；

步骤(5)解空间异步处理：

粒子的某个维不可行时，对粒子进行异步处理，只对不可匹配的粒子维进行改变，其它维保持不变；处理方法为：将速度矢量中匹配可行的维置为0，其它各维置为原值，按照重置的速度继续更新粒子位置，直到粒子所有维的匹配均为可行；

步骤(6)基于优先排序的解空间规划：

对于每一次迭代得到的任务与资源匹配的解矩阵，按照子任务的优先排序表依次对各子任务进行时间分配，每次分配后相应资源被占用的时间段将会被标记，后续的任务将不能在该时间段内占用此资源；为了减少资源处于空闲状态的时间，对于资源占用冲突的子任务T_i和T_j，其中T_i优于T_j，做如下处理：

对于带有逻辑顺序的子任务时间分配，首先按照以上方法处理，然后判断其是否满足逻辑关系；如果不满足，对带有逻辑顺序的子任务T_i→T_j按照式(6)进行处理，如果处理后发生资源占用冲突，则将该子任务向后排至该资源当前未被占用的最靠前可用时间段，使其强制满足时序要求并避免资源占用冲突；

步骤(7)保障任务的时限约束：

任务逻辑关系的约束已经在解空间规划中进行了考虑，任务资源匹配的合理性约束经通过异步处理的方式进行了解决；因此，在优化算法运行中只考虑时间的约束；在满足任务完成时限的情况下求最优解；建立约束条件，对于不满足约束条件的粒子将直接进入下一次迭代；

步骤(8)计算适应值：

构造适应度函数计算粒子的适应值，用以搜索全局最优和个体最优，并指导粒子的飞行方向，其适应值函数为

步骤(9)算法结束：

通过迭代次数E判断和控制算法的结束；经过E次迭代之后，获取当前全局最优粒子，即为装备保障任务规划的最佳方案。