多异构无人机任务规划的分布式一体化求解方法

针对多异构固定翼无人机对已知目标群执行侦查、打击、评估任务的规划问题,提出了一种分布式一体化求解方法,该方法将任务执行耗时约束和协同攻击约束加入到协同任务规划模型(CMTAP)中,基于分布式规划架构,通过改进遗传算法的基因编码方式和相关遗传算子,完成任务分配和航迹生成两个子问题的一体化求解。将任务完成的总时间指标加入到代价函数中,保证了各无人机规划航迹的均匀性。建立固定翼无人机六自由度模型,采用矢量场航迹跟踪算法验证了该方法的可用性,并通过蒙特卡洛数学仿真,验证了该方法的快速性。     

基于改进人工蜂群算法的多无人机协同任务规划

多无人机协同任务规划是多无人机协同作战的关键.针对无人机信息共享、多任务能力等特点提高了任务规划难度,考虑战场威胁分布、目标任务时序、无人机续航时间等因素,建立了多无人机协同执行多目标的多任务规划数学模型.通过引入动态评价选择策略、引入Metropolis准则等方式提出改进人工蜂群算法(IABC)对该模型求解.通过对多无人机协同任务规划模型进行求解分析,验证了该模型和规划算法的正确性和有效性.     

面向多点侦察和通信服务的多无人机协同任务分配

针对多无人机对多个异构任务目标进行侦察和通信服务的协同优化问题,通过考虑不同目标的任务要求和价值,以及多机协同增益与任务行为制约关系,构建斯坦伯格博弈模型,将上层无人机建立为博弈领导者,下层无人机建立为博弈的跟随者,并提出一种分布式策略更新迭代算法,实现了多无人机任务分配方案的稳定收敛以及系统任务收益优化.仿真结果显示,所提方法能有效提升多无人机系统同时完成多个任务的效益,并能在不同环境下实现面向异构任务价值的高效协同.     

无人机群协同作战任务分配方法研究

针对战场环境的多目标、多任务以及无人机能力有限等特点,设计了一种适应于多目标、多无人机、多任务种类的无人机群协同多任务分配模型。结合该模型以及其中的任务偏序约束、协同任务约束、无人机能力约束等约束条件提出了基于任务序列的遗传算法染色体编码方法,和基于同类任务的遗传算法交叉、变异算子。该方法利用遗传算法的全局搜索优化解特点,对无人机群的协同任务分配进行优化。仿真试验表明该方法能够保证满足任务分配约束条件的基础上使任务的分配更加优化。     

一种改进多目标灰狼优化算法的多无人机任务分配

针对多无人机对空中移动目标协同执行多任务问题,本文提出了一种基于并行机制的多目标灰狼优化算法.结合无人机空中态势模型,以最小化执行代价和最小化时间代价为双目标函数,建立了多无人机协同多任务分配模型;将多个无人机视为并行的灰狼子群,对每个子群分别采用分层编码和多目标优化算法保留其最优个体;通过档案室共享策略获得整个群体的...     

基于遗传算法的多无人机协同逆推式路径规划

综合了多无人机群的任务和任务区域的特点,在优化过程中考虑了机群综合获利效益、无人机(UAV)的的最大转弯角限制和多无人机成员间防碰和威胁区域的生存概率,合理构建了UAV任务的目标函数和约束条件。将协同逆推预测控制(CRH)方法引入无人机机群路径规划方法的研究中,并采用遗传算法求出了满足目标和约束要求的控制量。仿真算例表明采用介绍的协同逆推式路径规划算法,任务空间中无人机能够自动地分别访问不同的目标以得到最大的获利值,证明了算法的有效性。     

基于HACO-ALNS的车辆与无人机协同配送问题研究

针对物流配送需求增大、“最后一公里”交付困难、车辆或无人机配送均具有一定局限性等问题,作者提出了带有动态能耗约束的车辆与无人机协同配送问题,以最小化总配送成本为目标建立了混合整数规划模型,在约束中考虑了无人机一次起飞可完成多点配送、客户点差异等限制。设计了一种基于自适应大邻域搜索的混合蚁群算法进行求解,在蚁群算法中融入遗传算法,设计新的启发式因子。实验结果表明,该算法在不同规模算例上均具有良好的求解精度和运行速度。与不同配送模式的对比表明,多点配送的无人机装载率比单点配送高22.1%,动态能耗模式的成本与固定能耗相比平均降幅为3.31%。     

一种多目标约束条件的云计算资源调度算法

针对基于云平台下资源调度互不相同的约束条件问题,文中提出了一种新的云计算资源调度算法。根据用户提出的各种约束要求,构造多目标约束条件,利用一个隶属度函数将多目标问题转化成单目标优化问题,重新设计了进化算子,对其遗传算法应用进行改进,对单目标问题进行求解,得到了策略的最优解,在CloudSim平台进行仿真实验,实验结果表明,该算法降低了任务调度的截止时间底线违背率,缩短了平均任务执行时间以及节约了平均执行成本。     

基于动态分治的大规模多场站无人机应急救援优化方法

面对应急救援任务时间紧、需求量大、待救援点数量规模较大等特点,提出了基于动态分治的大规模多场站无人机应急救援优化方法。在充分考虑无人机平台约束和应急救援任务约束的基础上,以最小化累计救援时间为目标函数,建立了多场站无人机应急救援模型。基于该模型,提出了基于路径相似度的动态分治策略,根据救援点的耦合关系进行空间聚类,将大规模问题分解为若干个规模较小、且耦合度较低的子问题;提出了自适应扰动邻域的变邻域搜索算法,通过多维邻域的协同搜索和动态交互,实现大规模应急投送方案的高效寻优。以典型样本为例,与先进元启发算法在不同规模的数据集上进行了对比,结果验证了所提方法能够有效地缩短应急投送的时间,为高效的灾后应急救援任务提供技术支撑。     

基于蚁群算法的多无人机协同任务规划研究

现代战争中,无人机对战前情报收集、重要空域控制、重点目标监视和打击等起着关键作用.随着攻击方参战无人机的规模增加,相应防御方的防御力度也在提高.无人机群的作战任务面临的是多目标多雷达的防御群.因此,多无人机协同任务规划的研究主要集中在任务分配和路径规划.基于蚁群算法建立了针对目标群简化的数学模型,解决了侦查无人机滞留防御方雷达探测范围内的时间总和最小的航线优化问题,完成了无人机侦查任务拟制最佳路线和调度策略,实现了多无人机的协同任务规划.     

面向多节点同步协同的并发任务分配方法

当前无人机集群在电磁频谱监测中得到了较为广泛地应用，为提升无人机集群可同时执行的电磁频谱监测任务数量，基于时分复用的思想，提出了一种面向多节点同步协同的并发任务分配方法。通过构建任务帧实现了监测任务的并发执行，并利用自适应学习的粒子群算法对任务帧进行优化，进一步提升了无人机集群的并发任务执行能力。此外，通过基于优先级的任务帧局部重优化策略，在兼顾优化质量的同时提升了重优化的速度以适应快速变化的电磁监测任务需求。仿真结果表明，所提方法能够有效提升无人机集群的并发任务执行能力和动态适应能力。     

一种基于遗传算法的DNA多序列比对方法

为了克服遗传算法应用于多序列比对时所遇到的比对序列数受限制以及比对寻优速度慢的缺点,提出了一种基于遗传算法的DNA多序列比对方法(GAMA);针对DNA多序列比对的特点,指出了传统遗传算法中的交叉操作将为序列比对带来沉重的计算负担;避开遗传算法通常所采用的遗传操作算子,设计了独特的遗传算子(插入删除算子和合并分离算子)、基于BLAST相似度评分方法和完全比对块加权的个体适应度值评价函数,采用了便于插入和删除操作以及相似度评分的基于字符和空位矩阵的染色体编码方案。本算法具有操作算子数量少,算子调用机制简明的特点。最后,给出了将GAMA应用于DNA多序列比对的算例,实验结果验证了本算法的可行性。     

一种改进遗传算法在建筑结构优化设计中的应用

针对遗传算法在迭代过程中经常出现的未成熟收敛、振荡、随机性太大等缺点，引入一种新的遗传算子——单亲遗传算子，用于对标准遗传算法的改进。包含单亲遗传算子的改进遗传算法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约束的离散变量结构优化问题，也能处理同时具有稳定约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题，进而对框架结构的多种工况进行优化设计的结果进行了对比验证，结果表明：改进遗传算法比标准遗传算法有好得多的收敛特性，迭代次数明显减少，优化设计结果也远好于标准遗传算法。     

基于二次聚类的多目标混合云任务调度算法

针对混合云环境包含大量异构云计算节点的情况,提出二次聚类方法,依据资源的综合特性,将异构资源进行分簇,将任务分发到合适的资源聚类,缩小任务搜索空间.在此基础上,结合私有云的安全可靠性、公有云的可扩展性以及用户需求的多样性,提出混合云环境下多目标优化的任务调度算法.该算法首先在私有云优先调度截止时间短的任务,对于每个聚类,将任务分配给完成时间最接近于其结束时间的资源,以完成更多的任务;将溢出的高负载任务转移到公有云聚类执行,结合任务的计算成本、通信开销和截止时间的约束,选择费用最低的资源.实验结果表明,与传统无聚类的算法相比,该算法降低了执行费用,同时提高了资源利用率和用户满意度.     

基于启发搜索策略的飞行仿真系统实时调度算法

针对飞行仿真系统中多种类型任务并发执行及任务具有严格定时限制和时序约束的特点,探讨了飞行仿真系统混合任务集的实时调度问题.通过建立混合任务集调度模型,把飞行仿真系统实时调度描述成一种受约束的在状态空间上的路径寻优问题.基于对启发式估价函数的设计,利用启发式搜索策略在所有符合约束的状态节点中搜索使启发式估价函数值最小的节点,经节点扩展得到了使混合任务集延迟时间最小的可行调度.建立飞行仿真系统混合任务集实时调度构架对调度算法进行试验验证,结果表明,该算法有效解决了飞行仿真系统中多种类型任务集成调度问题,并能以较低的时间开销满足飞行仿真系统对响应时间的一致性要求.     

视觉SLAM的空地协同导航方法研究

针对机器人同步定位与导航系统中,空中无人机执行地面任务灵活性差、地面无人车视野易被遮挡等问题,采用基于视觉同步定位与地图构建(SLAM)的空地协同导航方法;针对现有空地协同导航系统中无人机多视角下的视差问题,提出了 3D-2D线特征匹配方法;针对图像轮廓还原程度较差的问题,将无人机关键帧拼接后的边缘图像与SLAM地图进...     

一种招投标机制的多星自主协同任务规划方法

针对多星自主协同遥感背景下非预期任务的快速响应问题,考虑到星上计算资源有限、计算能力较弱等特点,为寻找一种满足星上自主任务规划能力需求的优化算法,提升遥感卫星星群在非预期情况下的快速响应能力,通过多星自主协同规划问题建模、算法设计和仿真分析等模型及算法研究,提出了一种基于招投标机制的自主任务规划方法.该方法首先针对多星自主协同任务规划问题,构建了星上自主任务规划的数学模型,进而在问题求解过程中将一次完整的任务规划合理分解为招标、投标和评标3个过程,并详细设计了求解流程及相应的约束检验规则,由此得到基于招投标机制的多星自主协同任务规划求解算法.该方法与常用智能优化方法相比,能够显著降低计算量,更加适应星上紧张的计算资源约束.通过仿真算例结果表明,针对典型的非预期任务,算法平均仿真运行时间约为1 s,能够在40 s内完成对非预期任务的响应,并且充分保证了原规划任务的完成率,基于此验证了该方法的有效性与正确性.     

异构蜂窝网络中基于雾节点协作贡献度的计算卸载算法

通过雾计算可将基于云的服务拓展至无线网络边缘和多种场景。针对密集异构蜂窝网络雾计算系统中的协作计算卸载问题，提出一种基于雾节点协作贡献度的计算卸载算法。首先，对协作可行性、协作公平性和协作稳定性进行了建模设计；其次，定义了协作贡献度和协作贡献比系数；然后，结合雾节点的剩余计算容量阈值和协作贡献度阈值，在满足任务可容忍的最大时延约束下，提出以任务执行能耗和用户支付成本的加权和最小化为目标的优化问题，使用外部罚函数法和方向加速法(Powell法)得到最优卸载决策。仿真结果表明，所提算法在各种任务参数和时延约束下能够有效降低执行任务的总开销，并且能够在协作可行性、协作公平性之间进行权衡处理。     

基于拓扑排序资源约束下多项目调度优化算法

多项目调度存在着工期和资源的竞争,调度时要考虑时序关系和资源受限两方面约束,启发式串行调度算法在每调度一个任务时都必须搜索项目的任务空间,为此提出了一种基于拓扑排序的多项目串行调度优化算法。此算法利用拓扑排序序列的特点保证任务时序关系,缩小调度时搜索空间,结合项目权重、向后影响度以及关键路径等优先规则进行资源分配和任务调度。通过具体实例验证了此算法可以求得项目调度的最优解并且能够有效地缩短调度计划生成时间。     

遗传算法中"免疫算子"的构造与性能

文章在研究了遗传算法的编码方式、控制参数和算子操作之后,针对其全局收敛性不足的问题,在基本遗传算子的基础上采用免疫遗传算子和保优策略来防止交叉变异中的个体退化,保证遗传算法尽快收敛到全局最优解.阐述了“免疫算子”的构造及运行机理,分析了算法的性能.以25杆桁架结构可靠性优化问题作为例子说明该算法的优越性.结果表明该方法具有较好的收敛性和收敛效率,因此是一种可行的基于可靠性的结构优化策略.