[发明专利]一种异构水下航行器编队的任务分配方法

权利要求书

1.一种异构水下航行器编队的任务分配方法，其特征在于包括下述步骤：

S1、确定母艇任务航行起点与终点位置，确定母艇所携带的水下航行器需要访问的目标点，并构建相应的任务场景图；

S2、确定母艇的任务路线；

假设母艇沿直线直接从任务起点行驶向任务终点所形成的路径最短；分别计算各个需访问的目标点到母舰行驶路径的直线距离，并计算各目标点之间的距离，以所计算的各目标点之间的距离之和作为路径代价；

其中，第i个目标点距母艇路线的最近距离记为d_i，则其中，第i个目标点的坐标为(x_i,y_i)，第i个目标点在母艇行驶路线上的垂直交叉点的坐标为(x_0i,y_0i)，第i个目标点与第j个目标点之间的直线距离记为d_i,j，i≠j，其中，第i个目标点的坐标为(x_i,y_i)，第j个目标点的坐标为(x_j,y_j)；

S3、采用具有邻域搜索操作的模拟退火算法以各水下航行器总路径之和最小为优化目标进行优化；具体步骤如下：

S301、初始化模拟退火算法，根据问题规模设置最大迭代次数、初始温度T₀和温度阻尼率α；

S302、随机生成初始解；

若有N个需要访问的目标点，并且有A个可供使用的水下航行器，则问题维度为N+A，采用A-1个分隔符区分A个航行器的路径；

S303、计算初始解的路径代价D：

若有A个可供使用的水下航行器，则将A个水下航行器按行驶路线逐次求和作为路径代价，并以作为路径总代价，其中A_i为第i个水下航行器的路径代价；

S304、采用邻域搜索操作产生新解，并计算新解的路径代价；

S305、如果新解比初始解的路径代价小，则采用新解；否则，按Metropolis准则接受新解；

S306、将路径代价最小的解作为当前最优解，按公式T′＝α×T降温，其中T′为降温后的温度，α为阻尼率，并将迭代次数加1；

S307、重复步骤S304至S306，每次循环将迭代次数加1，直至满足S301中设定的迭代次数；

S308、输出最优结果；

S4、将具有邻域搜索的模拟退火算法输出的最优结果进行可视化处理。

2.根据权利要求1所述的一种异构水下航行器编队的任务分配方法，其特征在于：所述阻尼率α取值范围为0α1。

3.根据权利要求1所述的一种异构水下航行器编队的任务分配方法，其特征在于：

所述邻域搜索操作包括交换、插入、翻转操作，交换操作是任意选取解中的两个位置，交换两个位置上的元素；插入操作是任意选取解中的两个位置，将靠后位置的元素放在靠前选取的元素之前，位于所选取两个元素之间的元素依次向后顺延一个位置；翻转操作是指任意选取解中的两个位置，最靠后位置的元素翻转至最前位置，次靠后位置的元素翻转至次靠前位置，以此类推，直至所选取两个位置之间的元素全部完成翻转。

4.根据权利要求1所述的一种异构水下航行器编队的任务分配方法，其特征在于：

所述Metropolis准则是先产生一个位于[0,1]区间内的随机数，如果该随机数小于p，则接受新解，其中ΔT表示新解与之前解的目标函数值之差，T为当前温度。