动态环境下航母甲板任务规划方案修复与重规划方法研究

摘要

随着自动规划技术在实际领域中的逐渐应用，真实动态规划环境的不确定性以及用户的个性化需求对自动规划系统的方案调整能力提出了更高的要求。带有复杂时间资源约束的航母甲板任务规划问题就是其中的一个代表性领域。动态变化的航母环境带来的异常情况往往导致方案在执行过程中无法按计划进行。指挥人员往往需要根据实际情况提出调整意见。而方案稳定性是衡量方案调整前后相似性的重要指标。更高的方案稳定性更有利于用户的理解与接受，也更有利于保留初始方案中已做出的承诺。在航母甲板任务规划这一类复杂约束领域，单一的方案修复与重规划方法无法满足其多样性需求。因此，本文在航母舰载机任务规划的基础上，结合方案调整的具体冲突情景与调整目标，在考虑方案稳定性的目标下设计方案修复与重规划机制，实现两种策略的优势互补。
　　首先，本文根据航母甲板任务规划的基本特征，构建规划领域知识模型，提出了基于HTN的舰载机任务规划方法，实现了在复杂时态资源约束下的任务规划。然后，提出了航母甲板任务规划方案修复机制，在识别→修复→更新→迭代的修复框架下分别设计随机式、启发式、稳定式三种修复规则。所提出的迭代修复机制在规划时间上明显优于完全重规划；启发式规则下的编队时间优势明显；修复性规则下的方案稳定性优势明显。最后，设计考虑方案稳定性的动态目标环境重规划机制，编队时间与方案稳定性显著优于同等情况下的完全重规划方法。
　　本文围绕航母甲板任务规划方案调整问题，提出了带有时态和资源约束的HTN规划算法，同时实现时态约束和资源冲突的推理。提出的方案修复机制，可以有效修复包括资源变化、时间变化、顺序变化在内的异常冲突。动态目标环境下的重规划机制，实现包括任务目标变化与新任务到达两种情况下的方案重规划情景。所提出的方案调整机制有助于提高规划系统应对动态环境的适应能力以及用户参与规划的灵活性。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景、目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 论文结构

2 基于HTN的航母甲板任务规划

2.1 问题描述

2.2 任务网络建模与算法设计

2.3 算例分析

2.4 本章小结

3 航母甲板任务规划方案修复机制设计

3.1 问题提出

3.2 方案修复机制设计

3.3 算例分析

3.4 本章小结

4 动态目标环境下的重规划机制设计

4.1 问题提出

4.2 重规划机制设计

4.3 算例分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文目录

附录2 攻读学位期间参与科研项目