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申请/专利权人：中国人民解放军海军航空大学

摘要：本发明涉及一种飞机海上平台作业调度方法，属于作业调度方法技术领域。该方法包括以下步骤：1、设置调度模型及调度模型的初始化参数；2、采用多层编码进行初始化种群；3、采用串行调度对种群解码，生成调度时序方案和资源分配方案；4、对步骤2初始化后的种群选择父代个体种群；5、对步骤4父代个体种群中的个体进行更新，获得子代个体种群；6、采用步骤3对步骤5中子代个体种群中的子代个体进行解码；7、对步骤6中解码后的子代个体计算综合效能并保留历史最优个体；8、更新种群的编码，重复步骤5至步骤7，获得最优个体所对应的调度方案。该方法能够实现对飞机群甲板作业调度的时序规划和相关资源的科学分配。

主权项：1.一种飞机海上平台作业调度方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、设置调度模型及调度模型的初始化参数：选择仿真对象，设置仿真对象的数量，并配备相应的配套设置，建立调度模型，该调度模型能够完成包含出入库及甲板转运、机务勤务保障、出动离场的舰面一体保障；S2、采用多层编码进行初始化种群：根据飞机一体化协同调度的不同阶段特性，包括四层编码机制，具体为：第一层：面向飞机转运的优先级编码，采用实数编码，令编码表示为，其中任意维度基因为区间上的一个随机实数，为转运飞机数量；第二层：保障停机位布列编码，保障停机位布列采用整数编码，令，其中任意维度基因表示第i架飞机的停机位编号，为甲板待保障飞机数量：第三层：机务勤务保障工序优先级编码，采用基于保障工序修正的优先数编码，将工序的开始时间转换为编码优先级数列，令，其中基因表示第i架飞机的第j道工序的优先级，将其修正为调度工作的开始时间；第四层：出动离场阶段编码，采用实数编码，设为起飞位的数量，令编码表示为，其中任意维度基因为区间上的一个随机实数，其整数部分Intxi表示第i架飞机的起飞位编号，小数部分Decxi表示第i架飞机出动的优先级次序编号，为甲板待保障飞机数量；S3、采用串行调度对种群解码，生成调度时序方案和资源分配方案：解码过程是将飞机工序的优先级转化生成调度方案的过程，针对飞机转运、机务勤务保障、出动离场阶段进行串联解码，其中，所述飞机转运调度的解码流程如下：步骤1.1、假设待调度飞机集合为，初始化，已调度飞机集合为，初始化，；步骤1.2、当时，转至步骤1.5；步骤1.3、针对当前等待转运的飞机编号，首先查询各阶段中干涉停机位所对应的初始布列状态的飞机集合是否已经调度，若已调度，则将前序干涉停机位上飞机的最晚转运时刻作为待调度飞机的转运起始时刻；若未调度则当前转运路径受阻，当前飞机无法转运，令，转到步骤1.2；其次查询已调度飞机的停机位是否阻碍当前待调度飞机的转运路径，且入位时间早于，若存在则不可转运，同样令，转到步骤1.2；步骤1.4、当前飞机转运成功以后，更新状态参数，，，同时令，转至步骤1.2循环迭代判断；步骤1.5、当前所有飞机完成转运任务以后，将调度时序方案输入步骤2.1；所述机务勤务保障阶段解码的步骤如下:步骤2.1、定义为第i架飞机的第j道工序，飞机i的入场时间为Exi，令，，针对资源状态初始化，令；步骤2.2、当转至步骤2.6，其中：为已完成机务勤务保障工序集，为正在执行的工序集；步骤2.3、根据正在执行的工序集计算最早完工时间，并将结束工序合并至已完成机务勤务保障工序集，查询当前满足约束条件的未执行的候选调度工序集，进入步骤2.4；步骤2.4、从未执行调度工序集中选择工序优先级最高的执行机务勤务保障，根据工序优先级进行资源人员分配，更新保障作业开始和完工时间，更新设备占用状态，同时将工序中添加至，直至；步骤2.5、令，转到步骤2.2；步骤2.6、当前所有飞机完成机务勤务保障后，将更新的调度时序方案输入步骤2.1；所述面向飞机出动离场阶段的解码，以机务勤务保障阶段的完成时刻作为飞机出动离场的开始时刻，基于保障停机位布列状态和调度起飞位以及出动优先级的编码，具体解码过程如下：步骤3.1、定义待调度飞机集合，已调度飞机集合，飞机当前完成的任务阶段为，第i架飞机已完成的作业阶段数为，初始化，，，；步骤3.2、当时，转到步骤3.4；步骤3.3、根据待调度飞机的编号、待调度飞机对应的起飞位，查询当前已完成作业阶段进而执行下一阶段的作业，令；步骤3.3.1、查询暖机位状态：首先判断当前停机位是否为可用暖机位，若是则转入步骤5，同时令；若非可用暖机位，则需判断是否有空余暖机位，若有空缺则根据就近原则即转移时间最少进行转运，令，转入步骤5；若无空余暖机位则应继续判断是否已调度飞机集合是否为空集，若不是空集则从已调度飞机集合中选取其最早调度时间和停机位进行暖机，令，转入步骤3.3.2；若为条件均不满足则无法实现暖机，令，转入步骤3.2；步骤3.3.2、查询暖机位至起飞位的调度路径是否存在干涉：假设暖机位到达目标起飞位的调度路径上的干涉停机位是否有飞机驻留且是否调度，若有未调度的飞机驻留则不具备调度条件，此时令，进入步骤2；若有调度计划的飞机驻留干涉停机位，以干涉停机位调度时刻作为该机最早可滑行离场时刻，，转入步骤3.3.3；步骤3.3.3、由于飞机需等待偏流板冷却复位以后，才可入位执行出动准备，因此以前序飞机放飞时刻加上偏流板复位时间作为该机进入停机位时刻，，转入步骤3.3.4；步骤3.3.4、判断尾流间隔时间：以前序飞机放飞时刻加上尾流间隔时间作为该机最早可放飞时刻t，同时令，，，转至步骤3.2继续执行迭代；步骤3.4、输出飞机一体化调度时序分配方案；S4、对步骤S2初始化后的种群选择父代个体种群：采用二元锦标赛策略选择父代种群，具体如下：S41、确定每次选择的个体数量：在二元锦标赛选择中，每次选择2个个体进行比较；S42、随机选择个体：在步骤S2初始化的种群中随机选择50个个体；S43、根据适应度值选择个体：根据每个个体的调度方案所用的总时间，选择其中调度方案所用的总时间最短的个体进入下一代种群；S44、重复选择过程：重复上述步骤至最大评价次数，直到父代种群规模达到初始化种群的规模；S5、对步骤S4父代个体种群中的个体进行更新，获得子代个体种群：采用交叉、变异操作对步骤S4的父代种群中的个体进行更新，具体如下：交叉操作：针对转运优先级、机务勤务保障工序、出动离场三层编码，通过随机选取两个交叉点进行两点交叉；针对保障停机位布列编码，采用单点交叉，若交叉后存在重复基因，则删除重复基因并从空余可选停机位进行再次选择；变异操作：针对转运优先级、机务勤务保障工序、出动离场三层编码，依据随机概率5%进行随机键变异；针对保障停机位布列编码，为了满足基因的搜索域的外延更新和内部优化，设置50%概率执行随机键变异，50%概率执行交换变异；采用两种策略更新个体基因，扩大解的搜索范围：个体交换策略：同步选取个体内的两架飞机进行同一工序的基因片段交换，选取某个体基因进行不同飞机同一工序的优先级交换，形成新的个体基因；个体重组策略：随机选取个体内的一架飞机进行工序的基因片段重组，选取某个体基因进行同一舰载机不同工序的优先级重组，形成新的个体基因；S6、采用步骤S3对步骤S5中子代个体种群中的子代个体进行解码；S7、对步骤S6中解码后的子代个体计算综合效能并保留历史最优个体：所述子代个体计算综合效能具体如下：，式中：Cmax为完成时间的历史最大值，Cmin为完成时间的历史最小值，C为此次计算的子代个体完成时间；计算出综合效能后选择出调度方案所用的总时间最短的个体与步骤S4中调度方案所用的总时间最短的父代个体进行比较，保留历史最优个体；S8、更新种群的编码，重复步骤S5至步骤S7，获得最优个体所对应的调度方案：具体步骤如下：在步骤S7保留历史最优个体后，将种群内适应度最低的个体用最优个体进行替换，组成新的个体编码种群，对新的个体编码种群重复步骤S5至步骤S7，直至解码评价次数满足最大评价次数的迭代终止条件，则结束解码，输出历史最优个体所对应的调度方案。

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