[发明专利]基于禁忌搜索的舰队系统可靠性动态优化方法有效

专利信息
申请号: 202110291800.3 申请日: 2021-03-18
公开(公告)号: CN112883496B 公开(公告)日: 2022-05-24
发明(设计)人: 潘正强;刘天宇;张然;徐东;张扬;金光;范俊;杨妮娜 申请(专利权)人: 中国人民解放军国防科技大学
主分类号: G06F30/15 分类号: G06F30/15;G06F30/20;G06Q10/06;G06F111/04;G06F119/02
代理公司: 长沙国科天河知识产权代理有限公司 43225 代理人: 周达
地址: 410073 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 基于 禁忌 搜索 舰队 系统 可靠性 动态 优化 方法
【说明书】:

基于禁忌搜索的舰队系统可靠性动态优化方法,包括:给定舰队系统以及舰队系统的初始舰队功能分配方案,确定舰队系统中各舰船功能分配的约束条件。当舰队系统中部分舰船功能出现故障后,在满足所有舰船功能分配约束条件前提下,利用禁忌搜索算法进行舰队系统可靠度动态优化,得到新的舰船功能分配方案。通过禁忌搜索算法进行舰队系统可靠度动态优化,使得新的舰船功能分配方案的舰队系统可靠度高,且新的舰船功能分配方案相比初始舰队功能分配方案调整幅度尽量小。

技术领域

发明涉及可靠性优化技术领域,具体涉及一种基于禁忌搜索的舰队系统可靠性动态优化方法。

背景技术

舰队一般是由多艘舰船组成的作战系统。在工作过程中,该作战系统需要承担航行、定位、指挥、通信、作战等多种任务。这些任务一般会按照一定的顺序及逻辑关系来执行。其中,每个任务同样需要多种能力按一定顺序及逻辑关系来协作实现。而能力则是由具备相应功能的单艘舰船提供,或者由具备相应功能的多艘舰船组合提供。

根据舰船自身固有设计和舰队的任务需求,某些舰船的特定功能只能用于特定的(唯一的)任务;而某些舰船可能兼具多种功能,如定位、对空打击和对潜打击功能,但多种功能无法同时使用,即多种功能间存在互斥关系。此外,还存在某些能力之间绑定关系,即必须由同一艘舰船提供。

因此,在舰队正式工作前,必须要对各舰船各功能执行顺序及协作方式作出预案。但事实上,舰队在执行任务过程中,存在着舰船部分或全部功能出现损伤和损坏的风险,需要对舰船系统的中各舰船各功能的执行顺序进行快速和准确调整。舰队系统可靠性动态优化则是一套舰船执行策略实时调整的优化方法。该方法建立在预案的基础上,在调整过程中,一方面要重新分配舰船功能,以实现舰队系统在可靠性最佳状态下工作,另一方面,要保证调整前后幅度尽量小。

针对舰队系统的可靠性动态优化问题,现有方法情况如下:

(1)手工作业法,基于个人主观经验和对舰队任务的理解调整舰船功能分配方案。该方法对于决策者的思维逻辑能力要求非常高,非常依赖个人主观经验和对形势的判断,其缺点在于:优化结果高度依赖个人经验,很难找到最优调整方案;随着舰队系统复杂程度增加,组件和节点数量增多,调整时间过长,效率较低,难以实时调整。

(2)基于预案和不确定性决策理论的方法,通过预测未来可能发生的故障事件,基于某种准则提前设计调整预案。该方法要求事先罗列出所有可能出现的故障事件集合,对于具备随机性、动态性和不可预测等特征的复杂任务系统,其操作难度很大。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题,本发明提供一种基于禁忌搜索的舰队系统可靠性动态优化方法。

为实现上述技术目的,本发明采用的具体技术方案如下:

基于禁忌搜索的舰队系统可靠性动态优化方法,包括以下步骤:

S1:根据给定舰队系统以及舰队系统的初始舰队功能分配方案,构建舰队系统可靠性拓扑结构。

S2:确定舰队系统可靠性拓扑结构中各能力节点舰船功能分配的约束条件。

S3:当舰队系统中部分舰船功能出现故障后,在满足约束条件前提下,利用禁忌搜索算法进行舰队系统可靠度动态优化,得到新的舰船功能分配方案。

进一步地,本发明S1中,给定的舰队系统由多艘不同类型的舰船组成,各艘舰船具备多项不同功能,记xij为第i艘舰船的第j项功能;rij为其可靠度,取值范围为[0,1],为已知项;Cij为与xij互斥的舰船功能集合,即Cij中的功能与xij不能同时工作。

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