基于层次任务网络的作战任务 系统功能映射方法

针对作战任务系统功能映射问题,建立了作战任务与系统功能的模型。基于任务/能力可以分解的特点,将映射问题转化为智能规划问题,并利用层次任务网络(hierarchical task network,HTN)方法对该问题进行求解。针对HTN规划器无法处理多属性输入的问题,基于递归的思想设计了任务分解算法,使得分解后任务转化的规划问题适配HTN规划器。针对多个映射方案的整合问题,基于邻接矩阵设计了多方案的整合算法,从而得到了满足任务需求的系统功能映射方案。仿真实验结果表明,所提方法能够有效实现作战任务到系统功能的映射。

层次任务网络规划在应急物流方案制定中的应用研究

针对应急物流突发性、非周期性和层次性的特点,提出应用层次任务网络(HTN)规划方法来求解复合型应急物流配送问题。为了使HTN规划能够快速地识别应急物流领域知识,设计了战术推理过程和操作优化过程,即战术推理过程通过逐层分析将配送任务目标细分,不断增加新参数对识别出的特征进行记录,并归类梳理应急物流需求;操作优化过程通过调度模型匹配选择配送方式和优化策略,得出具体的行动方案。在HTN规划器SHOP2的基础上开发了HTN规划方法的应用程序,用来求解荆江防洪中的应急物资配送问题,结果表明:该方法能够较好地实现应急物资配送中战术决策和操作决策的无缝对接,可扩展性好、响应速度快,具有良好的实用价值。

基于层次任务网络规划的分布式协同地理建模任务分解方法研究

为了有效地实现分布式协同地理建模中的合作规划和资源共享,通过分析分布式协同地理建模中任务分解过程,探讨地理建模任务的功能结构、计算复杂性、组织多方性和时空尺度等分解依据,采用层次任务网络(HTN)规划形式化表达地理建模任务,设计了基于顺序任务分解(OTD)的地理建模任务的递归分解算法,模拟领域专家寻求合作规划地理建模任务的思考方式。以分布式流域水文模型SWAT作为试验案例,开发并实现了地理建模任务HTN规划器,为分布式协同地理建模环境中的任务分解方法提供了新的思路。

基于层次任务网络的舰载机任务规划

航空母舰舰载机任务规划问题涉及复杂的资源约束、时态约束、操作规范及设备使用限制,且任务间相互耦合,是一类非确定性难(NP-hard)问题。其计算复杂度随问题规模呈指数增长,采用常规数学建模和求解方法很难解决。针对舰载机任务规划问题,考虑任务的层次性特征,以及时间和空间约束导致的资源冲突,设计资源状态更新机制,提出层次任务网络(Hierarchical Task Network,HTN)规划算法。算例分析结果表明,该规划方法可以充分考虑资源与时间约束,快速为多个带有截止期限的飞行任务提供可行的行动方案。

层次任务网络中的重新规划研究综述

层次任务网络(hierarchical task network,HTN)作为智能规划技术的重要组成部分,已成功应用于无人平台任务规划、应急方案制定等各领域中。由于日益增加的不确定因素对计划执行效果的影响,迫切需要重新规划技术,因此基于HTN的重新规划技术成为近年来的研究热点。首先,通过对当前研究现状的总结梳理,提出了基于HTN的3层重新规划框架。然后,分别从框架中的计划修复、局部重规划和全局重规划3个层次阐述了相应的技术路线与实现细节,针对不同层次指出了目前方法的优势与不足。最后,对该问题未来的研究方向进行了展望,并提出了待解决的关键问题及解决思路。

基于HTN规划和SVM的应急交通管控决策模型

针对突发事件应急处置,研究解决应急交通管控力度选择问题,集成层次任务网络(HTN)规划和支持向量机(SVM)模型。首先,引入SVM模型,根据应急交通管控任务的实际环境与资源需求等特征,通过历史案例聚类,决策应急交通管控力度。其次,将管控目标编码为HTN规划的初始任务网络,将管控力度扩展到HTN规划的方法集,利用HTN规划得到可执行的应急行动方案。最后,结合新冠肺炎疫情期间各城市应急交通管控情景设计了验证实验。结果表明:该模型在应急交通管控行动方案制定中具备处理速度快和方案灵活等优势,在各类应急交通管控实际事件中也能够根据实际情景选择最优管控决策,减少决策时间,提高应急管控效率。

应急任务规划中基于软目标约束的资源缺项识别方法

为动态识别应急任务规划过程中资源缺项,结合层次任务网络(HTN)规划和软目标约束,建立应急资源缺项识别方法。将应急资源缺项问题建模为软目标约束问题。通过设计有条件达成目标,实现资源缺项信息建模。设计资源缺项识别方法和带资源缺项标记的Anytime启发式搜索方法,求解软目标约束问题,得到使应急资源缺项目标函数最小化的应急行动方案。将该方法应用于应急物资运输中的资源缺项识别。通过10组算例,进行目标函数和CPU时间的数据对比。结果表明,通过有条件达成目标能准确地识别资源缺项,用基于Anytime的应急资源缺项处理方法能提高缺项识别效率。

考虑资源分配的HTN规划方法及其应用

针对应急决策中方案制定过程和资源分配过程紧密耦合的特点,设计了一种满足HTN(Hierarchy Task Net)规划动作推理机制的方法来求解带资源分配的规划问题.本方法在HTN规划中扩展了资源时间轴来描述资源函数;对于各类资源,在规划推理过程中通过不同的处理流程,将资源分配信息转化为HTN规划的当前全局资源状态;并在HTN规划搜索行动序列的同时,采用资源约束规则和资源约束层次传播规则控制每一步行动所对应的系统状态满足资源约束和时间约束.最后以某区域应急资源筹集为例,将本方法应用于HTN规划模型SHOP2(Simple Hierarchical Ordered Planner 2)证实了其有效性和实用性.

基于预案模板的HTN规划知识建模方法及其应用

应急决策是应急管理的基础和核心,HTN(Hierarchy Task Net)规划为应急决策提供了一种有效手段,是目前研究的热点问题。针对基于HTN规划求解应急决策问题存在领域知识难于建模的问题,在利用基于Petri Net的工作流模型对应急预案进行建模的基础上,提出了一种将预案模板转化为HTN规划领域知识模型的方法。在此基础上,将基于预案模板的应急决策问题建模为应急任务规划问题,利用HTN规划系统SHOP2(Si mple Hierarchical Ordered Planner2)进行规划求解,实现复杂应急态势条件下通过选择和组织应急计划片段科学制定应对方案,并以某区域洪灾应急响应为例开展了应用研究。

作战任务层次化分解方法

根据作战任务规划对任务分解辅助决策的迫切需求,提出一种基于效用筛选的作战任务多方案分解和优选框架。针对任务描述通用性差等不足,基于5W理论对作战任务进行规范化描述,实现对各类作战任务的通用化定量描述;针对任务分解影响因素和约束条件的复杂性,从任务场景、领域知识两个方面建立任务分解模型,将任务分解转化为多约束运筹优化问题;针对传统任务分解方法单一、分解方案优选手段缺乏等问题,设计一种基于效用筛选的层次任务分解方法,实现多套分解方案生成和筛选优化。以具体作战任务为例,对该方法进行验证。仿真实验结果表明,层次任务分解方法能够对生成的多套方案进行优选,最优概率达到90%以上,满足实际作战辅助决策需求。

基于HTN规划的应急行动执行中资源异常处理方法

应急行动方案制定是开展应急救援的必要条件。迅速制定有效的应急行动方案,能够使应急救援行动有序展开及应急救援力量持续高效运作。然而,应急行动执行中存在着不确定性,会导致应急资源异常问题。针对应急行动中的应急资源异常问题,以层次任务网络规划方法为基础,结合方案修复和重规划,解决了规划过程中资源异常的问题,并以新冠肺炎疫情期间城市区域管控为案例,证明了该方法能够很好地解决应急资源异常问题,具有实用价值。

基于层次任务网络的应急资源协作规划方法

应急响应一般涉及多个部门,各参与部门需要通过合理的协调方法规划应对方案,协同使用应急资源是不同部门间应急行动方案制定的关键.为处理规划过程实时产生的资源冲突,文章提出了基于层次任务网络(hierarchical task network,HTN)的多部门分布式协作任务规划框架,将规划方案行动的生成过程作为需要考虑的协作问题,并通过协作过程与规划过程的嵌套,减少规划无效方案而提高协作效率.其次,探究并设计处理重用性资源的协调机制,使用多种优先级判断规则消解资源使用冲突.进一步,在建立的协作框架和资源协调机制的基础上,提出基于HTN的协作规划算法.最后通过实验案例说明了应急资源协作规划方法的应用,并对本方法的有效性和相对于原有方法的效率优势进行了验证.

基于层次任务网络规划的应急行动方案制定方法

应急行动方案制定是应急响应的关键环节,其本质是应急指挥部门根据获取的应急信息,对错综复杂的应急态势进行综合研判,根据各相关部门的应急领域知识,识别应急目标,并制定相应的行动方案。本文分析了应急响应决策过程,定义了这一过程涉及到的关键要素,定义了应急行动方案制定决策问题。在此基础上,分析了应急行动方案制定方法的相关研究,提出基于层次任务网络(HTN)规划的应急行动方案制定方法,着重探讨了在应急领域中运用HTN规划方法所要解决的关键科学问题,为HTN在应急领域的应用构建了较完整的理论框架,为今后的相关研究提供可借鉴的思路。

基于两阶段规划模型的跨域服务流程动态构造方法

为了应对来自网络计算环境下业务流程跨越协同过程中层出不穷的业务需求,提出一种基于两阶段规划模型的跨域服务流程动态构造方法.第一阶段,利用跨域服务协同语义模型,基于层次任务网络规划方法,构建满足用户业务需求的跨域抽象业务流程;第二阶段,在各域内部对抽象业务流程确定的候选服务集应用图规划数据流验证模型,构建最终的跨域可执行服务流程.方法在保证了业务需求与跨域服务流程逻辑结构的语义一致性的同时,满足了跨域服务流程中数据流的一致性,为网络计算环境下管理域间的业务协同和互操作提供了更为实际可用的可执行服务流程.原型系统实验及实例验证说明该方法的正确性和有效性.

基于HTN与MAS的天基资源应急决策技术

应急任务规划方案的制定是根据抽象的应急任务目标,将任务目标逐步分解成每个资源实体具体可执行的子任务,形成具体可执行的应急观测方案与应急保障方案。天基资源应急快速响应决策的过程实际上对应着从应急任务需求到天基资源任务转化的过程。通过引入层次任务网络(Hierarchical Task Network,HTN),对复杂的卫星应急任务需求进行分解,达到为各类资源分配子任务的目的。在对卫星应急任务需求、应用模式和卫星应急任务快速响应决策要素分析的基础上,给出天基资源面向应急任务快速保障的任务规划架构,提出基于HTN规划的应急响应决策技术与基于MAS的多星分布式应急协同观测任务规划技术,确定最终的应急快速响应方案。

即时策略博弈在线对抗规划方法综述

即时策略博弈在线规划是多智能体学习领域的挑战性问题,在博弈对抗过程中,面对不确定性威胁环境和非平稳性对手,智能体需要在有限时间内根据博弈对抗态势推理对方的行动,在巨大的状态空间和动作空间中快速做出己方行动规划,组织对抗规划。即时策略博弈平台是研究在线对抗规划问题的理想测试床。文中首先借助一个典型的即时策略博弈模型引出即时策略博弈对抗问题,并将其分类成3个层次和2种操作控制方法,从5个子方向梳理了即时策略博弈面临的5个挑战;其次从战术对抗、策略对抗和混合对抗3个角度对当前在线对抗规划方法进行了全面的综述分析;最后从对手及玩家建模、人机协同在线临机规划、基于学习的规划方法3个方面点明了未来需要研究的重点问题。

面向跨组织业务流程的服务组合策略

动态服务组合为跨组织业务流程的快速开发提供了重要技术支撑。传统的集中规划的组合方式不能很好适应开放环境所提要求。提出一种基于分布式层次任务网络的服务组合策略,分析了实现该策略的组件的结构和功能,并定义组件间的Web服务接口,给出该策略下跨组织流程的开发方式,并以应用实例说明该策略对开放组织之间业务流程开发的有效支持。

作战计划生成中的理论与技术问题:一种综合视角

作战系统的复杂性,决定了作战计划生成注定不是一个简单的过程,其中涉及诸多理论与技术问题.兼顾作战计划生成问题的广度和深度,以一种综合的视角考察了这些理论与技术.对作战计划生成过程涉及的相关概念结构和基本知识框架进行了综合性探讨,确立了作战计划生成中的理论与技术问题的考察框架.重点考察了作战系统规律探寻的理论与方法问题、作战计划生成的方法与技术问题和作战计划评估的理论与技术问题,目的是在较深的层次上揭示这些理论与技术问题的内在关系,并为作战计划生成研究提供一个较广阔的视野.