大型水面舰船军用车辆布列和调度方法研究

摘要

当今世界上大型水面舰船如航空母舰和两栖攻击舰在两栖作战中起着至关重要的作用。两栖攻击舰是一种综合性舰船，在海军舰艇中吨位仅仅小于航空母舰，可以独立执行两栖作战的任务。本文参照美国“黄蜂级”两栖攻击舰，对两栖攻击舰车辆舱中的军用车辆如坦克和装甲车等的布列问题和调度问题进行了研究。 布列问题属于二维排样问题的一种，是在有限车辆舱甲板上，求解出一种军用车辆布列方案，使得甲板剩余面积最少。 本文中对布列问题进行分析，确定问题的约束条件;建立布列问题的数学模型，确定优化问题的优化目标和约束条件;确定问题的定位算法，使得问题能够用编号数字序列表达;对遗传算法进行改进，使用改进遗传算法对问题进行求解;模拟实际情况进行仿真分析;模拟用户需求，并提出解决方法。 调度问题首先对单车辆进行路径规划，即在存在多边形障碍物的甲板上，寻找一个可行的最优装载路径。而后根据车辆装载路径进行多车辆调度。 本文中对调度问题进行分析，确定问题的约束条件;建立单车辆路径规划的模型，将问题转化到C空间使得问题得以简化;使用栅格法对环境进行建模;建立车辆运动模型，对车辆的位置和旋转角离散化，将车辆的移动轨迹离散化，将问题转化为在连通图中的寻路问题。最后使用A*算法作为路径搜索算法，搜索一条可行的最优路径。在完成单车辆路径规划后，对多车辆调度问题进行了分析，制定规则以对车辆装载作业进行调度，并确定车辆的装载顺序。 在文章最后，通过仿真验证本文中的基于改进遗传算法的布列方法的可行性;对不同的优化算法进行比较;对车辆可布列数量充足和可布列数量存在限制的情况进行仿真分析;模拟布列中的用户需求，并针对需求设计解决方案。最后对本文中调度问题中单车辆路径规划方法进行仿真验证，并针对多车辆调度的方法进行仿真实验。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题背景以及研究意义

1．2两栖作战和两栖攻击舰介绍

1．3布列问题

1．3．1布列问题的介绍

1．3．2国内外研究现状和发展趋势

1．4．1调度问题介绍

1．4．2国内外研究现状和发展趋势

1．5论文研究内容

1．6论文的组织结构

第2章基于智能算法的布列问题研究

2．1引言

2．2布列问题分析

2．3布列数学模型

2．4车辆矩形定位算法

2．4．1最左最下算法

2．4．2下台阶算法

2．4．3最低水平线算法

2．5优化算法

2．5．1模拟退火算法

2．5．2遗传算法

2．5．3遗传算法的改进策略

2．5．4改进遗传算法具体实现步骤

2．5．5应用遗传算法求解布列问题主要步骤

2．6本章小结

第3章军用车辆的调度问题研究

3．1引言

3．2单车辆路径规划模型

3．2．1 C空间

3．2．2二维平面到C空间的转化

3．2．3环境模型

3．2．4车辆模型

3．3路径搜索算法

3．3．1 A*算法

3．3．2 A*算法估价函数的计算

3．3．3 A*算法的步骤

3．4多车辆调度

3．4．1调度方法介绍

3．4．2调度方案

3．4．3车辆装载顺序

3．4．4碰撞检测和处理

3．5本章小结

第4章仿真和程序实现

4．1引言

4．2军用车辆布列仿真

4．2．1布列问题仿真

4．2．2车辆最大数量存在限制情况仿真

4．2．3不同算法对比仿真

4．2．4模拟用户需求仿真

4．3军用车辆调度仿真

4．3．1单车辆路径规划仿真

4．3．2多车辆调度仿真

4．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的学术成果

致谢