多Agent协作环境下的海上搜救任务分配方法研究

摘要

随着海上贸易的发展，海上交通安全问题日益突出，当海难发生时如果处理不当会给社会造成重大生命和财产损失，也会带来负面的国际影响，因此，科学应对海上突发事件刻不容缓。在海难发生后，应迅速作出科学合理的搜救计划，并派遣搜救力量及时进行救助，搜救行动的快速决策是搜救能否成功的关键因素之一。合理地安排搜救资源去实施救助，对于搜救是否成功也至关重要。已有的任务分配方法都是依靠传统的经验人工分配，很难做到科学合理，因此随着分布式人工智能多Agent技术的发展，为这一问题的解决提供了科学的理论依据。本文针对多Agent协作环境下的海上搜救任务分配问题进行了深入地研究，在系统地分析了我国海上搜救工作的研究现状的基础上从招标、投标、中标三个方面出发提出了基于扩展合同网的海上搜救任务分配模型，建立海上搜救任务分配辅助决策系统。
　　 首先，介绍了多Agent技术在人工智能领域的发展，从定义、特性以及体系结构等方面对多Agent技术进行了系统地研究，并阐述多Agent系统的协作原理。在此基础上选择基于多Agent系统的合同网协议作为海上搜救任务分配模型。
　　 其次，分析了传统的合同网协议在招标范围和通讯等方面存在的诸多不足，从限制招标范围、设置招标时限、引入信任度等方面提出改进的合同网协议。结合海上搜救任务分配问题的特点，对该问题采用形式化描述，给出该问题的求解思路。
　　 然后，建立了基于扩展合同网的海上搜救任务分配模型，提出了基于任务熟人信任度的招标策略、基于自适应的投标策略和基于模糊综合评判法的中标策略应用于海上搜救任务分配。根据合同网协议的特点，提出了管理者-投标者协议以及投标者-投标者协议的冲突处理机制，有效地解决了任务分配过程中信息不完备的问题，并描述了相关的算法流程。
　　 最后，在Java语言环境下，采用JADE的多Agent开发平台实现了海上搜救任务分配仿真系统，通过对原型系统的开发验证了基于扩展合同网协议实现海上搜救任务分配的可行性和有效性。