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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第19卷第11期V01．19No．11控制與決策ControlandDecision2004年11月Nov．2004文章編號(hào)：1001—0920(2004)1卜1308—04基于遺傳算法的動(dòng)態(tài)資源調(diào)度問(wèn)題研究余舟毅，陳宗基，周銳(北京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，北京100083)摘要：建立了無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，提出了分層遞階的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)．針對(duì)任務(wù)規(guī)劃的核心資源調(diào)度問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于遺傳算法的動(dòng)態(tài)資源調(diào)度算法，有效地解決了多無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)的資源調(diào)度問(wèn)題．計(jì)算結(jié)果表明了算法的有效
2、性．關(guān)鍵詞：任務(wù)規(guī)劃；資源調(diào)度；遺傳算法中圖分類(lèi)號(hào)：TP273．23文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AOndynamicresourceschedulingbasedongeneticalgorithmyUZhou-yi，CHENZong-fi，ZHOURui。(CollegeofAutomaticControl，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100083，China．Correspondent：YUZhou—yi，E—mail；yzy@de
3、pt3．buaa．edu．cn)Abstract：Fortheproblemofmissionplanningformultiuninhabitedcombataerialvehicles(UCAV)，amathematicmodelisbuiltandahierarchicalarchitectureofUCAVmissionplanningsystemispresented．Asthekeypartofmissionplanning，theresourceschedulingproblemis
4、discussedindetailandaresourceschedulingalgorithmbasedongeneticalgorithmisdesigned．Thecalculationresultshowstheeffectivenessofthealgorithm．Keywords：missionplanning；resourcescheduling；geneticalgorithm1引言無(wú)人作戰(zhàn)飛機(jī)(UCAV)是現(xiàn)代作戰(zhàn)武器系統(tǒng)綜合化、智能化和無(wú)人化發(fā)展的必然產(chǎn)物[1]，是一種先進(jìn)、復(fù)
5、雜的武器系統(tǒng)．其復(fù)雜性主要體現(xiàn)為任務(wù)和管理調(diào)度的復(fù)雜性．為保證UCAV能夠正確、可靠、高效地完成復(fù)雜的作戰(zhàn)任務(wù)，必須研究UCAV的任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題．任務(wù)規(guī)劃的核心內(nèi)容是資源調(diào)度問(wèn)題．資源調(diào)度是指根據(jù)我方資源、作戰(zhàn)任務(wù)和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，進(jìn)行目標(biāo)分配、彈藥配給和戰(zhàn)術(shù)安排，并為路徑規(guī)劃提供規(guī)劃目標(biāo)和約束．它作為任務(wù)規(guī)劃的核心環(huán)節(jié)，將直接決定作戰(zhàn)的效能甚至成?。渲械慕?fù)雜性、組合多樣性、信息不確定性、戰(zhàn)場(chǎng)對(duì)抗性和計(jì)算復(fù)雜性等各種因素，使資源調(diào)度尤其是動(dòng)態(tài)資源調(diào)度問(wèn)題，到目前為止仍是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的課題[2]．
6、資源調(diào)度中的目標(biāo)分配問(wèn)題已得到了廣泛的研究，其中遺傳算法和整數(shù)規(guī)劃算法占據(jù)了主導(dǎo)地位[3~6]．但對(duì)于以UCAV任務(wù)規(guī)劃作為背景的資源調(diào)度問(wèn)題，尤其對(duì)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度問(wèn)題的研究卻較少．為此，本文提出了UCAV系統(tǒng)分層遞階的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了基于遺傳算法的資源調(diào)度算法．2UCAV系統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題任務(wù)規(guī)劃是指從可攻擊的目標(biāo)集合(r)中選取目標(biāo)，從可用的UCAV(u)中選取UCAV進(jìn)行目標(biāo)分配，為選中的UCAV從可飛路徑(R)中選擇最優(yōu)路徑，從可選的戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作(A)中選擇戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，生成收
7、稿日期：2004—01—05；修回日期：2004—05—09．基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(90205011)；航空科技聯(lián)合基金資助項(xiàng)目(1037701)．作者簡(jiǎn)介：余舟毅(1977一)，男，湖南湘陰人，博士生，從事人工智能、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等研究；陳宗基(1943一)．男，上海人，教授，博士生導(dǎo)師，從事自適應(yīng)控制、混雜系統(tǒng)等研究．萬(wàn)方數(shù)據(jù)第11期余舟毅等：基于遺傳算法的動(dòng)態(tài)資源調(diào)度問(wèn)題研究1309使作戰(zhàn)效能最大化的作戰(zhàn)計(jì)劃．因此，UCAV系統(tǒng)的任務(wù)規(guī)劃是一個(gè)大規(guī)模的帶有不確定性因素的優(yōu)化問(wèn)題，可表
8、示為Max≥：[E(v(tarl))一E(cost(tarf))]．(1)TR∈∈T置,，^U∈E^Uta7‘∈7'其中：tar；為目標(biāo)集合中的第i個(gè)目標(biāo)，v(tar，)為目標(biāo)tari的價(jià)值，E(v(tarj))為UCAV成功捕獲、摧毀目標(biāo)tar。獲得的期望收益值，E(cost(tar。))為攻擊目標(biāo)tar，所需代價(jià)的期望值．為避免任務(wù)規(guī)劃中出現(xiàn)“組合爆炸”，對(duì)式(1)所示的任務(wù)規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行分解，采用分層遞階的結(jié)構(gòu)建立任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)，如圖1所示．日標(biāo)特性威脅特性目標(biāo)分配任務(wù)約束圖1分
