检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科学：技术科学 2021年第12期51卷 1492-1506页

作者：刘茜高宇辉刘传凯孙军袁春强赵瑞北京航天飞行控制中心北京100094 航天飞行动力学技术重点实验室北京100094

由于月面着陆姿态、工作环境和机械臂变形等多种不确定因素影响,月面采样机械臂的任务规划结果无法事先准确确定,对月面采样机械臂的表取采样任务规划系统的准确性、实时性和灵活性提出了较高的要求.为保证有限时间内灵活准确地进行月... 详细信息

由于月面着陆姿态、工作环境和机械臂变形等多种不确定因素影响,月面采样机械臂的任务规划结果无法事先准确确定,对月面采样机械臂的表取采样任务规划系统的准确性、实时性和灵活性提出了较高的要求.为保证有限时间内灵活准确地进行月面采样作业任务规划,本文提出了月面采样机械臂的动态任务规划方法,设计了包括任务整体规划、采样策略规划和运动控制规划在内的三层规划体系,将复杂月面采样作业任务规划问题分解为空间约束、时序推理和运动控制三个维度分别求解.在此基础上,提出了基于改进Allen模型的时态规划方法和基于最短实时避障路径的运动规划方法,实现对采样任务过程与操作路径的动态灵活调整与快速高效规划.最后,通过机械臂月面采样过程的规划实例,对本文方法进行了验证.结果表明,本文提出的动态任务规划方法满足了月面采样机械臂任务规划的需求,为月面采样任务提供了可靠的理论支持.

关键词：月面采样机械臂分层任务规划动态任务规划时间约束模型运动控制规划

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低轨预警系统动态任务规划启发式算法

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电子与信息学报 2013年第10期35卷 2438-2444页

作者：简平邹鹏熊伟解放军装备学院研二队北京101416 复杂电子系统仿真实验室北京101416

该文针对低轨预警系统任务动态规划需求,从预警传感器资源和导弹跟踪任务角度对低轨预警系统动态任务规划问题进行了形式化描述,建立了系统动态任务规划的动态约束满足问题模型。该模型包括两级优化目标——跟踪精度、资源利用率、传感... 详细信息

该文针对低轨预警系统任务动态规划需求,从预警传感器资源和导弹跟踪任务角度对低轨预警系统动态任务规划问题进行了形式化描述,建立了系统动态任务规划的动态约束满足问题模型。该模型包括两级优化目标——跟踪精度、资源利用率、传感器切换率、松弛度综合优化指标和方案调整幅度(调整率)指标;提出了求解动态规划问题的变邻域启发式搜索算法,设计了算法的直接插入、重新分配、替换和删除邻域结构及算子。通过仿真实验验证了基于梯度优化目标的动态规划模型的合理性,并说明启发式算法能有效求解低轨预警系统动态任务规划问题。

关键词：低轨预警系统导弹跟踪任务动态任务规划变邻域启发式算法

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自治车间生产-物流集成系统的资源匹配评价与动态任务规划技术研究

自治车间生产-物流集成系统的资源匹配评价与动态任务规划技术研究

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作者：雷景媛长安大学

学位级别：博士

当前制造业已呈现出产品个性化、用户需求动态化、生产运行复杂化等特征。传统的集中式生产运行方式已经无法适应不断变化的内外部因素对车间生产柔性、敏捷性的要求,易造成运行效率低下、动态响应能力不足等问题。制造车间内部生产要... 详细信息

当前制造业已呈现出产品个性化、用户需求动态化、生产运行复杂化等特征。传统的集中式生产运行方式已经无法适应不断变化的内外部因素对车间生产柔性、敏捷性的要求,易造成运行效率低下、动态响应能力不足等问题。制造车间内部生产要素的广泛互联和自治协同已经成为了解决上述问题、迈向智能制造的关键,随之产生了数据交互与协同计算、制造资源评价与选择以及生产过程即时响应等瓶颈问题。本文以面向定制化生产的自治车间为研究对象,考虑车间内生产与物流的联动运作关系,构建以制造资源状态感知和协同决策为特征的自治车间生产-物流集成系统,通过各生产要素之间的互联互通和赋能增智,制造资源基于其自主智能,分布协同地完成制造任务,完成的主要研究工作包括:首先,针对自治车间互联互通环境下,底层海量数据传输与计算压力大、易导致现场生产决策延迟等问题,考虑将部分计算任务下沉至边缘端处理,构建了基于云-边-端协同的自治车间工业物联网体系架构,设计了生产/物流/仓库/操作人员等边缘节点配置方案。在此基础上,建立了云-边-端协同的多任务联合计算卸载问题模型,设计了基于罚函数的改进粒子群算法制定计算资源分配策略,实现了海量计算任务在云中心、边缘节点和终端设备上的均衡分配。结果表明:随着计算任务量、终端数量、边缘节点与云中心之间传输速率的逐步增大,本文提出的多任务联合计算卸载策略下的系统时延低于Local、Edge C、Cloud C和RAN四种策略,有效提升了车间工业物联网环境下数据任务计算的效率。其次,针对生产-物流任务规划中考虑制造资源全集易造成决策复杂度增大和不可控的问题,研究了面向特定生产-物流工序的制造资源匹配与候选评价方法。在对零件级多资源协同生产任务分解的基础上,构建了时序性生产-物流任务信息模型和相应的制造资源信息模型,基于三角模糊数-TOPSIS/VIKOR法建立了“任务-资源”匹配的多属性决策评价方法,获得了与特定生产-物流工序相匹配的制造资源最佳候选集及权重。结果表明:本文所建立的三角模糊数-TOPSIS法和三角模糊数-VIKOR法对制造资源候选集的选择和排序一致,能够作为后续生产-物流动态任务规划的有效输入条件,为降低动态任务规划的复杂性、提高规划效率提供支撑。第三,针对当前制造车间生产规划对用户动态需求变化与生产过程扰动响应不足的问题,考虑自治车间制造资源的自主性,提出了基于实时数据的生产-物流动态任务规划方法。在实时制造数据采集的基础上,一方面以资源利用率最大和完工时间最小为目标,建立了实时数据驱动的自治车间生产-物流动态任务规划模型,采用强化学习算法进行了求解;另一方面,依据上述动态任务规划结果和历史制造关联关系,基于复杂网络理论建立了制造资源自主协作网络模型,并设计相应的拓扑和工程指标对网络特性进行了分析,为优化制造资源匹配评价和动态任务规划提供了反馈信息和决策依据。结果表明:与基于GA的集中式生产-物流规划方法相比,本文提出的基于强化学习的分布式生产-物流动态任务规划的最大完工时间缩短4.3%,所有订单的等待时间缩短16.3%,资源利用率提升172.5%。最后,基于上述关键技术的研究,采用Python语言与My Sql数据库开发了面向定制化产品制造的自治车间生产-物流集成系统平台,并以汽车同步器制造车间为案例开展应用验证,验证了本文所提出的模型和方法的可行性和有效性。

关键词：自治车间生产-物流集成制造资源评价动态任务规划

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无人机集群协同动态任务规划方法研究

无人机集群协同动态任务规划方法研究

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作者：卢佳峰南京航空航天大学

学位级别：硕士

无人机集群协同作战是未来主要的战争模式之一,研究行之有效的任务规划方法能够大大增强无人机集群完成任务的能力。本文研究了不确定环境下无人机集群作战中协同搜索、对地打击两大经典作战任务的动态任务规划方法,主要研究内容如下:首... 详细信息

无人机集群协同作战是未来主要的战争模式之一,研究行之有效的任务规划方法能够大大增强无人机集群完成任务的能力。本文研究了不确定环境下无人机集群作战中协同搜索、对地打击两大经典作战任务的动态任务规划方法,主要研究内容如下: 首先,深入分析了无人机集群协同任务规划涉及的关键要素,建立了集群通信拓扑结构、考虑无人机性能约束的集群运动模型、任务环境模型,并对无人机集群作战任务进行分类,主要研究动态目标搜索、协同对地打击两种任务场景。针对不确定任务环境下的目标搜索,考虑无人机机动性能、威胁规避、机间安全等多种约束,设计了协同搜索任务优化模型;针对动态任务环境下的对地打击,将打击过程分解为任务分配和任务重分配两种模式,建立了综合考虑无人机性能、携带侦察资源、目标信息、均衡打击等条件的任务分配/重分配模型。其次,针对环境不确定性下无人机集群协同动态目标搜索和区域覆盖率低下的问题,提出了一种基于高斯-柯西变异的改进鸽群优化算法(IPIO)。建立了覆盖分布地图、目标概率图和数字信息素图的环境感知地图及其更新机理,同时将目标概率图融入吸引信息素更新机理以提高发现目标的可能性。在基本鸽群优化算法的基础上,详细设计了整数编码方法、离散地图-指南针算子和离散地标算子三个基本改进部分。引入高斯和柯西变异算子避免算法陷入局部最优,同时改进地标算子中的鸽群淘汰规则,增加了种群多样性,提高了算法快速收敛能力。仿真结果表明,所建立的模型和算法有效地提高了对运动目标快速发现并确认的可能性,以及快速提高覆盖率的能力。然后,针对无人机集群协同对地打击任务,详细介绍了狼群行为机制与无人机任务规划的映射关系。考虑传统狼群算法不适用于任务分配问题,同时为提高算法全局寻优效率,重新设计了离散狼群算法,并将其与2-opt逆转变异算法和一种新的编码解码方式相结合,提出了一种改进的狼群优化算法(IWPA)。针对复杂环境下突发情况导致的任务重分配,为避免占用大量资源,改善动态调度系统的稳定性,提出了一种混合重调度策略。通过仿真验证了所设计的多约束多任务分配模型和改进狼群优化算法在求解任务分配/重分配问题上的有效性和优越性。最后,对本文提出的两种无人机集群作战中协同搜索、对地打击两大经典作战任务设计了无人机集群作战任务规划仿真系统,验证了该仿真系统平台的可行性。

关键词：无人机集群动态任务规划协同搜索对地打击仿真系统

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基于强化学习的无人机集群动态任务规划算法

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系统仿真技术 2023年第3期19卷 193-204页

作者：李明哲马琼敏伍国华中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 军事科学院系统工程研究院北京100101 复杂系统仿真总体重点实验室北京100101

针对无人机集群动态任务规划问题,本研究提出一种基于强化学习的无人机集群动态任务规划方法。该方法将无人机集群动态任务规划划分为任务分配和路径规划2层进行求解,首先通过任务分配得到各个无人机所负责的任务集合,然后在各个任务集... 详细信息

针对无人机集群动态任务规划问题,本研究提出一种基于强化学习的无人机集群动态任务规划方法。该方法将无人机集群动态任务规划划分为任务分配和路径规划2层进行求解,首先通过任务分配得到各个无人机所负责的任务集合,然后在各个任务集合内通过路径规划得到无人机的飞行路径。在任务分配层面,根据大规模无人机集群任务分配存在的规模性和动态性特点,设计基于注意力机制的强化学习算法对其进行求解,该算法在深度强化学习算法的基础上引入注意力机制网络,使得算法能够高效处理无人机数目和任务数动态变化。在路径规划层面,采用基于Gurobi的最优化算法求解最优飞行路径,保证强化学习训练效果与求解结果质量。实验结果表明,在多种规模的动态任务规划中,本研究所提出的算法任务完成度较对比算法提升26.9%~59.9%,方案变化量较对比算法减少12.8%~19.8%,且求解时间在1 s以内。

关键词：无人机集群动态任务规划强化学习注意力机制

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遥感卫星滚动式动态任务规划技术

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无线电工程 2017年第9期47卷 68-72页

作者：刘晓丽杨斌高朝晖何川东中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081 北京市遥感信息研究所北京100192

面对应急任务常态化趋势,通过分析卫星任务管控系统快速响应需求,提出了滚动式动态任务规划技术方法,研究了动态任务规划问题的求解过程,分析了动态任务规划滚动时间窗口选取策略、前瞻式任务与资源处理策略和星上资源连续使用原则等。... 详细信息

面对应急任务常态化趋势,通过分析卫星任务管控系统快速响应需求,提出了滚动式动态任务规划技术方法,研究了动态任务规划问题的求解过程,分析了动态任务规划滚动时间窗口选取策略、前瞻式任务与资源处理策略和星上资源连续使用原则等。该方法在遥感卫星任务管控系统中的工程化应用将能够大大提升系统应急任务快速响应时效性,降低任务动态调整复杂度,规避星上任务频繁调整风险。该方法将为面向任务快速响应的新一代任务管控系统建设奠定技术基础。

关键词：动态任务规划滚动式任务规划应急快速响应卫星任务管控

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分布式卫星系统动态任务协同规划算法研究

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空间控制技术与应用 2022年第4期48卷 46-53页

作者：刘晔伟周庆瑞黄昊中国空间技术研究院钱学森实验室北京100094 北京全路通信信号研究设计院北京100070 军事科学院国防科技创新研究院北京100071

分布式卫星系统的发展给任务规划带来挑战,传统的集中式任务规划方法越来越难以满足卫星数量多、任务动态、任务量大的需求,同时集中式的方法也存在鲁棒性不足的缺点.本文结合实际工程约束和应用需求,针对通信网络受限的条件,设计了一... 详细信息

分布式卫星系统的发展给任务规划带来挑战,传统的集中式任务规划方法越来越难以满足卫星数量多、任务动态、任务量大的需求,同时集中式的方法也存在鲁棒性不足的缺点.本文结合实际工程约束和应用需求,针对通信网络受限的条件,设计了一种基于贪婪算法与合同网协作的分布式卫星系统动态任务规划算法,并针对典型应用场景对算法的有效性进行了仿真验证和分析,结果表明该算法的任务完成度及通信需求都明显低于传统合同网算法,具有较高的工程实用价值.

关键词：分布式卫星系统动态网络动态任务规划合同网

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对地观测多任务动态规划技术研究

对地观测多任务动态规划技术研究

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作者：刘亚梅中国科学院大学

学位级别：硕士

随着航天技术的发展和应用领域的拓展，用户对使用空间应用的需求越来越大，如何解决优化天地资源配置，充分发挥空间应用系统能力，是一个亟待解决的难题。目前对地观测任务规划主要是根据短期轨道信息和日观测需求进行日工作计划安排... 详细信息

随着航天技术的发展和应用领域的拓展，用户对使用空间应用的需求越来越大，如何解决优化天地资源配置，充分发挥空间应用系统能力，是一个亟待解决的难题。目前对地观测任务规划主要是根据短期轨道信息和日观测需求进行日工作计划安排，缺乏航天器在轨运行中长期内天地资源及需求满足的全局考虑。为了更加高效的利用天地资源，提高任务规划效益，提升现有任务规划系统的性能，本文提出了一种中长期与短期结合的动态任务规划方法。　　论文对中长期与短期结合的动态任务规划技术进行了研究，主要内容包括中长期任务规划问题分析和动态任务规划问题分析、天地资源和应用任务建模、中长期任务规划求解算法研究与分析、动态任务规划求解算法与分析等几方面，论文主要研究工作及创新点如下:　　(1)研究了对地观测原理，对多任务对地观测任务规划、中长期任务规划和动态任务规划问题进行了分析，明确了动态任务规划要求，提出了中长期与短期结合的多任务动态规划方法。　　(2)分析了任务规划资源和约束条件，分别建立了中长期任务规划问题求解模型和动态任务规划问题求解模型，构建了全球网格空间，给出了基于网格统计法的覆盖分析数学模型，解决了中长期任务规划观测区域重复覆盖的问题。　　(3)针对中长期任务规划问题，采用贪婪算法求解了无侧摆观测模式规划问题，结合网格统计法实现了去重复观测规划方法;采用模拟退火算法求解了有侧摆观测模式规划问题，设计了动态决策规划策略，使规划结果更加实际可用。　　(4)在中长期任务规划的基础之上，结合观测目标信息数据库的设计和应用，搭建了动态任务规划问题求解框架，设计了基于观测收益的启发式迭代插入算法，并进行了应用实例验证。

关键词：对地观测动态任务规划空间应用系统天地资源

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针对敏捷遥感卫星对地成像的任务在线动态规划

针对敏捷遥感卫星对地成像的任务在线动态规划

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作者：高远哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着对地观测技术的发展,遥感用户、用户需求以及需求种类逐渐增多,这些变化增加了任务规划环境的不稳定性。传统的离线规划模式依赖于地面环节决策,难以实现对环境的快速响应,为了适应动态需求,需要提高卫星在线动态任务规划的能力。... 详细信息

随着对地观测技术的发展,遥感用户、用户需求以及需求种类逐渐增多,这些变化增加了任务规划环境的不稳定性。传统的离线规划模式依赖于地面环节决策,难以实现对环境的快速响应,为了适应动态需求,需要提高卫星在线动态任务规划的能力。敏捷遥感卫星具有大范围快速姿态机动的优点,能够实现对观测目标的快速响应。多敏捷星组网协同对地遥感可以增加任务的观测窗口,丰富观测的图像类型,以更强的观测能力提高对动态环境的响应速度。多卫星在线任务规划问题是一类典型的、涉及资源与时间的大规模统筹调配问题,考虑约束更为复杂,需要系统成员根据的自身状态进行实时自主规划,而且在线观测环境的不确定性还会导致系统观测方案的扰动。首先,本文建立了敏捷卫星对地成像动力学模型,介绍了在卫星姿态确定以及规划模型建立中选取的主要坐标系及转换关系、姿态描述形式,然后分析了对地观测星地几何,推导了卫星在轨成像姿态、目标可见性的计算方法以及卫星在线轨道预报的方法。其次,对多星分布式在线任务规划问题进行统一建模,分析了问题的约束条件与优化目标,研究了规划效能评估方法。设计了单星级别任务动态规划算法,建立了以合同网协议为基础的多星协商任务分配与规划算法框架,提出了多种任务分配合同形式,重新设计了合同网协议下招投标各个环节的操作方法与流程,设计了任务招标、任务评标的方法,并结合多种动态任务算例,通过仿真验证了算法的有效性。之后,针对非合作移动目标这类典型的动态任务进行了研究。分析了移动目标的特点,对多星协同移动目标务在线任动态规划问题进行了描述。设计了移动目标潜在区域任务的生成方法,在多星任务规划算法框架下设计了海洋移动目标的任务规划、跟踪方法,研究了移动目标任务规划效能评估方法,给出了用于评估的指标集。根据不同工况,设计了多组仿真算例,对算法的可行性进行了检验。最后,针对敏感目标成像任务的多星协同在线动态规划问题进行了探究,提出了基于链接招投标的依赖合同网机制,设计了依赖合同网机制下的多星多类遥感器的在线协同任务分配与规划方法,研究了敏感目标任务规划效能评估方法,给出了用于评估的指标集,通过仿真实验对算法的有效性及效率进行了验证。文章以多星在线协同对地观测任务规划问题为主要研究对象,在对敏捷遥感卫星任务在线动态规划基础理论研究的基础上,深入分析了多星系统与动态任务的主要特点,设计了基于合同网协议的多星协同任务规划算法框架,并在此框架下针对移动目标、敏感目标两种典型的当下时需的动态任务分别设计了与之对应的任务规划算法,通过仿真与效能评估分析验证了本文研究的在线任务规划算法的有效性。

关键词：敏捷成像卫星多星协同在线任务规划动态任务规划

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基于强化学习的应急任务动态规划研究

基于强化学习的应急任务动态规划研究

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作者：曹雷华中科技大学

学位级别：硕士

公共安全涉及到国家重大基础设施和社会安全等领域，是国家安全的基石。然而当前我国却因公共突发事件遭受了巨大损失，严重危害了国家的社会安定和经济发展。公共安全已经成为国家的需要重视的问题之一。应急管理中最重要的任务是面对... 详细信息

公共安全涉及到国家重大基础设施和社会安全等领域，是国家安全的基石。然而当前我国却因公共突发事件遭受了巨大损失，严重危害了国家的社会安定和经济发展。公共安全已经成为国家的需要重视的问题之一。应急管理中最重要的任务是面对突发事件时，能够迅速找到相应有效的应对方法。但是突发事件往往具有复杂性、动态性、不确定性和时效性等特点，使得应急管理中的决策过程十分复杂。应急救援过程也成为一个复杂的动态任务规划问题，如何有效地解决这个问题，成为当前研究的一个热点问题。本文针对突发事件的特点，构建了应急救援过程的多任务动态规划模型。本文充分考虑了应急救援过程中的资源约束和时间紧迫性问题，以及应急救援过程的不确定性，动态性和复杂性，以马尔科夫决策（MDP）为理论依据，构建了应急救援任务动态规划的MDP模型。而在对应急救援任务规划MDP模型求解方法上采用了基于Option的分层强化学习算法，该算法可以有效解决状态的不确定性以及状态空间的庞大问题。在Option的自动生成与执行的过程中，实现了应急救援多任务模型的动态规划。另外本文针对应急救援过程中的报警机制，设计了中断Option，大大提高了应急救援效果。为了证明模型和算法的有效性，本文以一个洪水救援案例为背景，分别采用基于Option的应急救援算法和基于传统Q-学习算法进行仿真，通过仿真实验验证了无论是在救援时间还是救援质量上面，基于Option的算法都明显优于基于Q-学习算法。

关键词：应急救援动态任务规划 MDP 分层强化学习 Option

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