运筹学论文摘要

论文摘要：文章针对侦察无人机航路规划这一问题，分析了影响航路规划的因素，构建了航路规划的模型。结合侦察无人机航路规划的特点与模型，论证了基于蚁群算法求解的理由与优点，并对蚁群算法的初始信息素强度与启发因子进行了改进。最后以岛屿进攻战役这一特定作战任务为例。利用MATLAB实现了侦察多目标时的航路规划问题。 引言 航路规划是指在目标点与起始点之间，为运动物体寻找满足某种性能指标和某些约束的线路、路径。目前对于航路规划的研究主要用于导弹、鱼雷、飞机等飞行器的飞行线路选择上，对于无人机的侦察航路的系统研究还不多见。在文献[3]中虽然也应用蚁群算法进行了航路规划，但没有充分考虑到威胁点存在和目标点价值对航路的影响，且对蚁群算法没有进行启发因子和信息素初始强度方面的创新。在相关外文文献中，由于美军无人机航程较大，其航路规划的约束条件就相对较少，可供借鉴的内容也很有限。而针对岛屿进攻战役这一特殊作战样式的研究更是尚属空白。本文正是基于这一背景下对该问题进行研究，以实现在充分发挥无人机最大作战效能的同时，又尽可能地降低无人机被毁伤概率。 1、影响航路规划的因素分析 影响侦察无人机航路规划的主要因素有如下四个方面。 1.1 目标价值 目标价值是衡量某一时刻对某一目标实施火力突击必要程度的综合指标(用Vm表示)。可采用层次分析法获得各个目标的价值Vm，也可以再进行归一化处理，得到各目标的相对价值系数Ku，以此来衡量目标的重要程度。 对不同的目标实施侦察时，对于价值较高的目标可安排更长的有效侦察时间，而对于价值相对较低的目标，则应适当压缩有效侦察时间。 1.2有效飞行时间(距离) 侦察的主要目的是发现对己方有价值目标并及时描述目标的状态，因此发现目标的概率是航路是否合理的一个重要指标。距离目标越近，飞机上侦察设备能够搜索目标区的时间也就越长，发现目标的概率也就越大。 在执行侦察任务时，为了获得某一目标的有效信息，无人机必需接近目标并使目标处于其机载电子、光学侦察设备的作用距离内。如果为了实时监控某一目标，侦察无人机还必需在此目标的上空盘旋、停留，以使目标长时间地处于机载设备的监控之下。因此对目标的发现概率可以用有效飞行时间来表征。它表示侦察无人机对目标总的侦察、监控时间，为处理方便，若侦察无人机以等速率飞行，则其有效侦察飞行时间也可转变为有效飞行距离表征。 1.3生存能力 侦察无人机要完成侦察任务就必须具备一定的生存能力。而其生存能力主要与侦察无人机的隐形规避性能、敌方雷达、防空武器的性能等相关。即侦察无人机的生存能力既受本身的易感性、易损性、可靠性影响，也受敌方的侦察探测和打击能力影响。 从侦察无人机完成飞行任务过程来看，包括发射、正常飞行和突破拦截三个过程，若用概率Pf、Pl、Ps表示三个过程的完成情况。 1.4航程(油量)限制 航程是指侦察无人机起飞后，中途不经加油所能飞越的最大水平距离，即飞行距离。是表征侦察无人机远航和持久飞行能力的指标。由于其在地面一次所加的油量是有限的，因此它的航路必然受到航程的限制，且由于无线电的作用距离受限，飞机执行任务的位置不能超过其作战半径。 2、航路规划构模 侦察无人机多数情况下执行特定的侦察监视飞行任务，指挥员期望的目标是在有限的飞行时间与航程内发现尽可能多的目标，同时付出的代价最小。 就航路规划的约束条件而言，首先是威胁量不能超过指挥员的许可范围，其二，是侦察无人机总的飞行距离不能超过侦察无人机的航程。一旦两者之一不能成立，表明要求的任务是无法完成的，即 3、蚁群算法及其改进 蚁群算法作为一种新的计算模式引入人工智能领域，被称为蚂蚁系统，该系统基于以下假设： (1)蚂蚁之间通过环境进行通信。每只蚂蚁仅根据其周围的局部环境做出反应，也仅对其周围的局部环境产生影响； (2)蚂蚁对环境的反应由其内部模式决定； (3)在个体水平上，每只蚂蚁仅根据环境做出独立选择。在群体水平上，单只蚂蚁的行为是随机的，但蚁群通过自组织过程形成高度有序的群体行为。 3.1 基于蚁群算法进行航路规划的特点 基于蚁群算法的侦察无人机航路规划方法，能够保证在航路制订时得到一条具有较小可被探测概率及可接受航程的飞行航路，这种航路规划方法还具有以下特点：(1)在蚂蚁不断散布生物信息激素的加强作用下，新的信息会很快被加入到环境中，而由于生物信息激素的蒸发更新，旧的信息会不断被丢失，体现出一种动态特性； (2)最优路线是通过众多蚂蚁的合作被搜索得到的，并成为大多数蚂蚁所选择的路线，这一过程具有协同性； (3)由于许多蚂蚁在环境中感受散布的生物信息激素同时自身也散发生物信息激素，这使得不同的蚂蚁会有不同的选择策略，具有分布性。这些特点与未来战场的许多要求是相符的，因而采用蚁群算法对侦察无人机的航路进行规划具有可行性与前瞻性。 3.2蚁群算法的改进 (1)ij(t)的初值 为了更好的考虑威胁，在定义在初始条件下定义轨迹强度不同，根据蚂蚁选择路线最优选择轨迹强度高的路线，而无人机的航路规划中则应该更优的选择距离威胁点较远的航路。那么可以定义轨迹的初始强度与距离成反比。即与威胁点越近的路线，信息素强度越小。对于两目标点间的每条路径，其信息素轨迹初始强度。 4、基于改进蚁群算法的侦察无人机航路规划的实现 4.1航路规划的初始条件 蚁群算法用于航路规划主要运用在对多目标实施搜索侦察的航路规划问题，即航路规划需要得出的是飞行经过各个目标的数量和次序，以使侦察无人机经过尽可能多的目标点。 在进行初始规划的过程中，为更方便蚁群算法的实现，首先确定坐标系，将上述各目标点及威胁点用坐标系来表示，这样可以便于实际的运算。 假设在岛屿进攻战役中以某市为坐标点(100，100)的位置，以3公里为1个坐标系单位长度建立平面直角坐标系(这是在充分考虑了将主要有价值点都包括在一个(120×120)的范围内而合理构建的)。则可以确定上述各点的坐标系位置，得到各点坐标。同时各个目标点的价值系数通过层次分析法可求得到结果(具体过程略)。 4.2蚁群算法模型的实现 4.2.1蚁周系统的各初始参量的确定 为计算和表示方便，将目标点定义为向量Mi(其中i＝1，2，3，…，12)，威胁点定义为向量Ti(其中i＝1，2，3)。采用蚁群算法实现目标点的类旅行商(TSP，Traveling Salesman Problem)问题，目前已经开发的蚁群算法包括蚁密系统、蚁量系统和蚁周系统，而实际应用多数应用后者。为模拟系统中蚂蚁行为的方便，定义标记。 4.3蚁群算法模型分析 通过比较的方法，定性分析各个情况下的目标函数值和航路规划图。不难发现在考虑了目标点价值和威胁点威胁的情况下，航路尽可能地避开了威胁并优先选择通过目标价值较大的点。这样无人机的被毁伤概率较低，且如果发生被毁伤事件时，已经发现的总体目标价值最大。 针对四种情况进行定量分析，假设指挥员的倾向性为0.6，即略侧重于考虑威胁代价。2000表示对每个目标的有效侦察距离均为2000m，计算目标函数的值，可见考虑完备时虽然航路总长最大但总体的目标函数值也最大，航程最优，即侦察无人机应按照依次通过这些目标点。 5、结束语 通过上述分析，在给定侦察无人机的侦察任务情况下经运算可求得最优的初始航路，它可以有效地提高无人机的侦察效能，降低无人机的被毁伤概率，它对于目前军事斗争准备中如何使用侦察无人机具有一定的指导意义。随着我军侦察无人机性能的提高及型号的不断丰富，在对未来岛屿进攻战役中如何对这些机型进行航路规划尚有待于进一步探讨。

随着我国国民经济的不断发展，企业之间的交易活动更加频繁、同地区、不同地区、甚至跨国的交易活动也不断发生，交通运输则成为交易的活动重点了。 交通运输作为国民经济的一个重要部门，作为人类进步、社会发展的一个重要推动力，其发展模式正在对环境产生越来越重要的影响。传统的运输方式已 经不能满足环境保护、经济发展以及交通运输本身发展的需求，探寻与环境、资源条件相适应的运输是非常重要的一个问题。人们在交通运输方面趋利避害建立更好的运输方法，让交通运输的方法达到一个更高的水平。

2007-06-15第9卷第2期 陕西广播电视大学学报 SHAANXIRTVUJOURNAL Jun15,2007 Vol19No12 【教学研究】 运筹学的起源与发展 王建功3 (陕西广播电视大学理工教学部,陕西西安710068) [摘要]本文通过查阅、搜集、整理相关文献资料,对运筹学的起源及发展状况进行考证,旨在向电大基层教 学科指导教师和数学与应用数学专业学员介绍运筹学的起源与发展概况,使电大师生对运筹学的起源与发展有进一步的了解,认识更清晰,应用更方便。 [关键词]国际运筹学联盟;运筹学;运筹学学报 [中图分类号]O22[文献标识码]A[文章编号]1008—4649(2007)02—0086—01 人们一般认为,运筹学起源于第二次世界大战 初期。当时,英国(随即是美国)军事部门迫切需要研究如何将非常有限的物资以及人力和物力,配与使用到各种军事活动的运行中,作战效果。支强大的空军,17本土。,大难题。1935年,胁,英国在东海岸的鲍德西(Bawdsey)成立了关于作战控制技术的研究机构。1938年,鲍德西科学小组负责人(Rowe,A1P)把他们从事的工作称 年。 、美国和加拿大,其 。在英国,首先出现了一个“运筹学俱乐部”,1950年出版了第一份运筹学杂志,并于1953年成立了英国运筹学学会。在美国,则于1952年即成立了美国运筹学学会。此后,于1959年成立了国际运筹学联盟(Interna2tionalFederationofOperationalResearchSocieties, 简称IFORS)。该联盟现有会员国45个。在中国, 为运筹学(operationalresearch[英],operations1956年中国科学院即组织开展运筹学研究。1964 )。因此,人们年,借鉴《史记・research[美],直译为“作战研究”汉高祖本记》中“夫运筹帷幄之把鲍德西作为运筹学的诞生地,将1935—1938年这一时间段作为运筹学产生的酝酿时期。但是,关于 中,决胜千里之外”一语,把“operationsre2search”译名为“运筹学”。中国运筹学学会成立于 运筹学的思想和方法的产生,还可以追溯到更早。1980年,1982年加入IFORS,并于该年创办了 例如,丹麦电气工程师埃尔朗(Erlang,A1K)关《运筹学杂志》,1997年改名为《运筹学学报》。于用概率论理论来研究电话服务的论文(运筹学中20世纪50年代以来,由于大型企业的兴起,科排队论的早期论文)发表于1909年;美国数学家冯・诺伊曼(vonNeumann,J1)和摩根施特恩(Morgensten,O1)所著《对策论与经济行为》一 技水平的提高,产品更新的加速以及市场竞争的日趋激烈,促使在经济和管理领域有着广泛应用的运筹学得到迅猛发展。现在,全世界(尤其在美国)的一些大型企业多设有自己的运筹学研究组织,在一些较知名的大学里,一般皆开设运筹学课程,不少大学还建有运筹学专业或有关的系和研究所。(下转第46页) 书(运筹学中对策论的创始作)成书前的一系列论文,在1928年就开始刊出;原苏联数学家康托洛维奇(Канторовйч,Д1В1)的《生产组织与计划中 3[收稿日期]2007-03-05 ),西安市人,陕西广播电视大学理工教学部主任,教授。[作者简介]王建功(1957— 简爱,等12005年中俄睦邻合作关系的回顾[J]1陕西广播电视大学学报,2007,(2)1 全面合作机制,撰写中俄睦邻合作的新篇章,开启中俄睦邻友好合作更广阔的前景。中俄睦邻合作中存在的问题一定会得到有效解决,双方睦邻友好合作关系定会取得更进一步的长足发展。 ①文中数据的整理参考薛桂芬12004/2005年中俄关系大事记1 9004041htm; ②文中总理会晤的次数等数据的整理参考同①1③文中数据整理参考同①1 ④文中所引数据来源于“中俄八千官兵参加联合军演”[N]1参考消息12005-7-02(1)1⑤文中所引数据来源于“俄中军事合作潜力很大”[N]1参考消息12005-10-14(8)1⑥文中所引数据来源于 ⑦文中所引数据参考了“俄罗斯向中国交付新型舰艇”[N]1参考消息12005-12-24(5)1 ⑧数据来源于“2004年中俄关系”1 ⑨2005年具体数据来源于“2005年1-12月中国与欧洲国家贸易统计表”1 /200601/[**************]html;2004年具体数据来源于“2004年1-12月中国与欧洲国家贸易统计表”1https://ozs1mofcom1gov1cn/aarticle/date/200501/[**************]html1 ⑩文中所引数据来源于“中国驻俄大使作客俄网站就中俄关系等答问”[N]1,2006-3-101ϖλ数据来源于“2005年1-12月入境旅游人数()”1:/32-lydy/2005/lytj/ 2005-31htm1 ωλ文中数据来来源于“2005年中俄双边贸易”11gov1cn/assay/view1asp?news_id= 31721 ξλ文中2005-12月我国高新技术产品主要进出口国别地区统计”1https:// kjs1mofcom1gov11html;2004年数据来源于中国海关统计“2004年1-12月我 1https://kjs1mofcom1gov1cn/aarticle/bn/bo/200501/[**************]html。 [参考文献] [1]普京点评2005年中俄关系:已达前所未有的高度[N/DL]1www1xinhuanet1com,2006-1-061[2]中俄联手打击跨国犯罪[N]1参考消息,2005-9-04(8)1 [3][4]普里马科夫1当代世界面临的问题[J]1外交学院学报,2005,(3):231[5]俄中军事合作潜力很大[N]1参考消息,2005-10-14(8)1[6]俄天然气公司进军中美市场[N]1参考消息,2005-12-17(4)1 [7][8]刘德喜1从同盟到伙伴—中俄(苏)关系50年[M]1北京:中共 党史 出版社,2005:323,3161[9]中俄合作备战奥运[N]1参考消息,2005-7-1(5)1 [责任编辑张君宽] (上接第86页) [参考文献] [1]《数学辞海》编辑委员会1数学辞海第五卷[M]1北京:中国科学技术出版社,[M]1南京:东南大学出版社,[M]1太原:山西教育出版社,20021 [2]刁在筠,等1运筹学(第二版)[M]1北京:高等教育出版社,20011[3]胡权运,等1运筹学教程(第2版)[M]1北京:清华大学出版社,20031[4]中国人民大学数学教研室1线性规划[M]1北京:中国人民大学出版社,19811 [责任编辑张君宽]