[发明专利]一种基于资源能力的装备保障任务多目标描述方法

摘要

本发明公开了一种基于资源能力的装备保障任务多目标描述方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)保障资源分解及描述：步骤(2)保障任务分解及描述：步骤(3)任务‑资源匹配解空间：步骤(4)解空间约束：步骤(5)装备保障任务多目标规划的数学模型。基于资源能力对任务进行分解描述后，子任务之间既独立又相互关联，任务与资源之间的关系更加明确，避免了因为任务过大而过多分地配资源从而造成资源浪费的弊端，从而可以保证任务与资源之间的匹配更加精确高效，针对装备保障任务多目标规划时目标权重无法准确获取、非劣解过多难以决策等问题，对问题进行了系统描述并构建了相关数学模型，实现了装备保障任务的多目标规划。

主权项

1.一种基于资源能力的装备保障任务多目标描述方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)保障资源分解及描述：将保障资源按照保障单位、保障装备类型及保障性质进行分解，得到子资源；分解后的子资源均具有单独承担某项或某几项子任务的能力，且均能同时被占用；保障资源的数学模型为：R_i表示子资源，表示子资源间的约束，表示保障资源的属性，属性包括可完成的装备保障任务、保障单位、所在位置、单位保障时间、机动速度和空闲状态；U为子资源数量，U_o为原资源数量；式(2)表示原资源RO_j对应子资源集为{R_p,R_p+1,...,R_q}，是子资源集的子集，该子集属于同一保障单位；不同的原资源所属保障单位不同；步骤(2)保障任务分解及描述：根据保障任务的性质、保障装备的类型以及保障地点对保障任务进行分解，得到子任务；对保障任务分解的目的是保证分解后的子任务能够由某个资源独立完成，不需要其它资源参与；保障任务的数学模型为：T表示整个装备保障任务；T_i表示各个子任务；G_T＝{G_S,G_B}表示各个任务之间的关系，G_S表示顺序关系，G_B表示并发关系；表示对应子任务的属性，表示保障内容，表示保障工作量，表示保障任务的部署位置，表示任务的开始时间，表示任务的结束时间；V为子任务数量，V_o为原任务数量；式(4)表示原任务TO_j对应子任务集为{T_p,T_p+1,...,T_q}，是子任务集的子集；步骤(3)任务‑资源匹配解空间：装备保障任务规划是求解保障任务与保障资源匹配的离散问题，其匹配结果用一个0‑1矩阵表示；U个资源与V个任务匹配的解矩阵表示如下：其中，x_ij表示任务T_i和资源R_j之间的匹配结果，其取值为1表示任务T_i占用资源R_j，0则表示任务T_i未占用资源R_j；矩阵的各列表示任务被执行情况，即表示任务被执行；矩阵的各行表示资源被占用的情况：在某一时刻，表示资源空闲；表示资源被占用；表示资源占用发生冲突；解矩阵中每个任务与资源的匹配是可行的，即资源可以满足任务的执行；步骤(4)解空间约束：在式(5)中，对于每一个具体的解矩阵，保障资源与保障任务的匹配关系确定，即各子任务的执行时间timeTi是确定的，但子任务的开始时间和结束时间是未知的；在可行解矩阵已知的情况下，为了求解任务的开始时间和结束时间，还需要对任务与资源匹配的解空间在时序上进行调整；调整的约束条件为：表示在资源R_p上发生占用冲突的任务集合，和分别为子任务T_i的开始时间和结束时间，其执行的起止时间表示为其中其他子任务起止时间的表示方式与T_i相同；式(6)的意义是：同一时刻不存在多个子任务占用某个资源；装备保障任务规划最终方案表示为：其意义为：任务T_i在时间段被资源R_x执行。步骤(5)装备保障任务多目标规划的描述方法为：(1)优化目标数学模型①保障时间数学模型为子任务T_i的结束时间；②保障费用数学模型Cost(Ti)为完成任务Ti所消耗的费用；③资源使用量数学模型④机动距离数学模型Dis(Ri,Tj)表示资源Ri与任务Tj的往返机动距离；对于某个子资源Ri，其机动距离包括从原单位机动到保障位置的距离和从保障位置回到原单位的距离；(2)约束条件数学模型①时间约束式中，time表示对子任务集中所有任务完成时间的计算，{T_p,T_p+1,...,T_q}为原任务TO_i分解后的子任务集，为原任务TO_i的时限约束；②机动距离约束其中R_i∈RO_j，为原资源机动距离的限制；③任务逻辑顺序约束Tp→Tq→Tr…   (15)上式表示：在规划过程中任务Tp要在任务Tq之前执行，而任务Tq必须在任务Tr之前执行；(3)优化模型装备保障任务多目标规划的数学模型表示为：min f(x)＝min[f1(x),f2(x),f3(x),f4(x)]T   (16)