基于遗传算法的动态资源调度问题研究

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1、万方数据第19卷第11期V01．19No．11控制与决策ControlandDecision2004年11月Nov．2004文章编号：1001—0920(2004)1卜1308—04基于遗传算法的动态资源调度问题研究余舟毅，陈宗基，周锐(北京航空航天大学自动化学院，北京100083)摘要：建立了无人作战飞机任务规划问题的数学模型，提出了分层递阶的任务规划系统结构．针对任务规划的核心资源调度问题，设计了基于遗传算法的动态资源调度算法，有效地解决了多无人作战飞机的资源调度问题．计算结果表明了算法的有效

2、性．关键词：任务规划；资源调度；遗传算法中图分类号：TP273．23文献标识码：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引言无人作战飞机(UCAV)是现代作战武器系统综合化、智能化和无人化发展的必然产物[1]，是一种先进、复

5、杂的武器系统．其复杂性主要体现为任务和管理调度的复杂性．为保证UCAV能够正确、可靠、高效地完成复杂的作战任务，必须研究UCAV的任务规划问题．任务规划的核心内容是资源调度问题．资源调度是指根据我方资源、作战任务和战场态势，进行目标分配、弹药配给和战术安排，并为路径规划提供规划目标和约束．它作为任务规划的核心环节，将直接决定作战的效能甚至成败．而其中的建模复杂性、组合多样性、信息不确定性、战场对抗性和计算复杂性等各种因素，使资源调度尤其是动态资源调度问题，到目前为止仍是一个具有挑战性的课题[2]．

6、资源调度中的目标分配问题已得到了广泛的研究，其中遗传算法和整数规划算法占据了主导地位[3~6]．但对于以UCAV任务规划作为背景的资源调度问题，尤其对动态资源调度问题的研究却较少．为此，本文提出了UCAV系统分层递阶的任务规划系统结构，在此基础上重点研究了基于遗传算法的资源调度算法．2UCAV系统的任务规划问题任务规划是指从可攻击的目标集合(r)中选取目标，从可用的UCAV(u)中选取UCAV进行目标分配，为选中的UCAV从可飞路径(R)中选择最优路径，从可选的战术动作(A)中选择战术动作，生成收

7、稿日期：2004—01—05；修回日期：2004—05—09．基金项目：国家自然科学基金重点项目(90205011)；航空科技联合基金资助项目(1037701)．作者简介：余舟毅(1977一)，男，湖南湘阴人，博士生，从事人工智能、动态规划等研究；陈宗基(1943一)．男，上海人，教授，博士生导师，从事自适应控制、混杂系统等研究．万方数据第11期余舟毅等：基于遗传算法的动态资源调度问题研究1309使作战效能最大化的作战计划．因此，UCAV系统的任务规划是一个大规模的带有不确定性因素的优化问题，可表

8、示为Max≥：[E(v(tarl))一E(cost(tarf))]．(1)TR∈∈T置,，^U∈E^Uta7‘∈7'其中：tar；为目标集合中的第i个目标，v(tar，)为目标tari的价值，E(v(tarj))为UCAV成功捕获、摧毁目标tar。获得的期望收益值，E(cost(tar。))为攻击目标tar，所需代价的期望值．为避免任务规划中出现“组合爆炸”，对式(1)所示的任务规划问题进行分解，采用分层递阶的结构建立任务规划系统，如图1所示．日标特性威胁特性目标分配任务约束图1分