航母甲板任务规划方法研究

发布时间：2020-05-17 06:26

【摘要】：航母甲板任务规划问题是指为航母舰载机制定高效的出行方案,该规划问题具有资源、时态和空间复杂性的特点。航母甲板任务规划问题的特征决定了传统的数学建模求解方法很难满足航母甲板任务规划的要求。层次任务网络(Hierarchical Task Network,HTN)规划基于领域知识对复杂任务分层分解,对领域知识具有很强的表达能力,适用于求解复杂的大规模问题。本文根据航母甲板任务规划问题的具体特征,研究了基于HTN的航母甲板任务规划方法。文章首先基于美国尼米兹级航母,对航母规划问题进行了详细描述,建立了面向HTN的航母甲板任务规划问题模型,并分析了航母甲板规划问题中的资源和约束类型。其次,提出了基于HTN的航母甲板任务规划算法,在传统的HTN规划基础上引入了资源时间轴技术,在规划过程中处理资源冲突,并利用预测模型对规划过程进行优化。通过算例分析验证了算法效率,并提出人在回路的规划框架,以提升规划方案的质量。最后,以规划算法为核心设计并实现了航母甲板智能任务规划系统,辅助航母甲板指挥人员决策。目前,航母甲板任务规划的相关研究较为匮乏,而随着航母规模的日益增加,任务规划问题也日趋复杂,因此亟需专门的研究来帮助航母指挥人员制定高效的舰载机作业调度方案,提高航母的战斗力。本文的工作探索了一种利用HTN规划求解航母甲板任务规划问题的方法,弥补了HTN规划关于时态和资源的相关研究的不足。
【图文】：

示意图,航母,主要设施,甲板

战能力最强的军用舰只。因此，下面以尼米兹航母为例介绍航母甲板环境。2.1.1 航母甲板布局尼米兹航母的甲板布局如下图2-1所示。航母的整个飞行甲板可以划分为起飞区、降落区和停机区三个区域[45]。起飞区位于航母舰艏的飞行甲板区域，整个起飞区域长约 100 米，起飞区主要进行舰载机的起飞工作。降落区位于航母的斜角甲板处，主要完成舰载机的降落操作。降落区采用斜角甲板的设计，这种设计可以使在舰艏起飞的舰载机和在舰艉着陆的舰载机互不干扰，同时，降落区也设有弹射器，，可供舰载机起飞使用。

机位,路线,甲板,信息

编号类型覆盖机位 1加油站 1 2 3 2加油站 5 6 7 3加油站 11 12 13 1加气站 1 2 3 2加气站 6 7 8 3加气站 9 10 11（5）路线下图 3-3 中黑色线所表示就是甲板机位之间的转移路线。所有路线分为两种，分主路和支路。主路是整个甲板中那个环形的圆圈，支路为各个机位连接到主路路线。每个机位都有两条连接到主路上的支路，分别对应舰载机移动到主路上个方向。由于路网比较简单，在路径规划过程中，很容易根据转移机位确定出转移路线，再根据路线的使用情况，选择一条可以最快到达的路线。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：E91;E925.671

【参考文献】