任务规划范文

任务规划范文（精选10篇）

任务规划 第1篇

遥感卫星任务规划是遥感卫星管理控制的核心内容, 它的主要任务是针对卫星遥感任务需求, 统一考虑卫星平台、有效载荷、成像要求等各种约束条件, 进行规划调度, 为任务合理地安排卫星资源和时间窗口, 使任务收益最大化。

国内外学者针对遥感卫星任务规划问题做了很多研究工作, 主要的解决方法是采用遗传算法、模拟退火算法、蚁群算法等人工智能方法。这些算法应用于解决遥感卫星任务规划问题取得了较好的效果, 但也存在一些不足, 其中一点就是这些算法一般采用迭代和回溯机制, 计算时间较长, 在算法的后期逼近最优解时, 要做大量无用的冗余迭代。

在遥感卫星的实际应用中, 遥感任务成像的需求方一般会针对重点任务提出特定的要求, 明确重点任务由哪种型号的遥感卫星进行成像并规定成像的时间窗口, 即这部分重点任务已经有明确的卫星成像方案;本文设计了基于重点任务优先规则的启发式插入任务算法, 高效率地完成任务规划, 实现了遥感卫星任务规划优化效果和求解效率的统一。

2 问题分析

遥感卫星进行成像观测需要满足多种复杂约束条件, 本文在解决遥感卫星任务规划问题的前提下对诸多约束条件做了适当简化和规范化处理, 避免了由于包含过多的非关键性要素导致问题过于复杂而难以求解, 具有一定的实用意义。遥感卫星任务规划问题的主要约束条件如下:

(1) 必须满足卫星存储容量约束, 即卫星总成像时长不能超过卫星存储容量;

(2) 必须满足卫星成像转换时间约束, 即某次成像结束到下一次成像开始时间间隔大于卫星成像结束恢复时间与成像开始准备时间之合;

(3) 必须满足卫星能源约束, 卫星进行成像和星载传感器侧摆都会消耗一定的能源, 卫星任务规划方案中的全部成像动作消耗的能源不能超过卫星最大能量限制;

(4) 必须满足卫星星上指令存储约束, 卫星的成像动作均对应一定的指令序列, 卫星任务规划方案中的全部成像动作对应的指令条数不能超过卫星最大指令存储数量限制;

(5) 必须满足最短成像时间约束, 卫星单次成像时长不能少于最短成像时间限制;

(6) 必须满足最长成像时间约束, 卫星单次成像时长不能多于最长成像时间限制。

在满足上述约束条件的基础上, 遥感卫星任务规划问题要实现的优化目标为成像收益最大, 即尽可能多地对重要任务进行成像。

本文的参数定义见下表。

3 算法研究

遥感卫星任务规划问题是典型的多目标优化问题, 人工智能优化方法对于解决这类问题有较好的适用性, 其中启发式算法由于具备简单易于实现、速度快求解效率高、直观便于人工参与制定规则的优点, 得到了广泛的应用[5]。启发式算法可以根据用户在不同任务规划模式下的不同偏好, 明确制定相应的规则, 基于这些规则从空解 (所有卫星尚未承担任何成像任务的起始状态) 开始逐步构造一个完整解 (所有卫星承担的成像任务以及任务间的执行次序都已确定的状态) ;由于不需要回溯或迭代, 因此启发式算法对常见的问题都可以很快返回一个可行解, 适用于对生成卫星任务规划方案的时效性要求较高的情况。本文在启发式算法基础上设计了基于重点任务优先规则的快速插入任务算法, 解决遥感卫星任务规划问题。

3.1 任务合并成像

3.2 重点任务选择启发式规则

重点任务在任务规划开始前的任务协商阶段由遥感任务成像的需求方指定, 明确由哪种型号的遥感卫星进行成像、规定成像的时间窗口, 如果不同的需求方提出的重点任务之间存在冲突, 可以按照多因素分层启发式规则进行任务选择。

多因素分层启发式规则来源于决策理论中针对多准则优化问题采用的一种策略。其主要思想为将多个需要考虑的因素按照一定标准进行重要度排序, 分为最重要因素, 次要因素等等, 然后按照重要度的降序, 逐个地针对每个因素, 构造初始解。本文采用以下规则逐步进行存在冲突的重点任务选择:优先选择成像收益高的任务;判断可合并成像任务数量, 选择合并成像数量较多的任务;判断传感器侧视角度, 选择侧视角度较小的任务;判断成像时刻太阳高度角, 选择太阳高度角较高的任务;判断成像开始时间, 选择开始时间较早的任务;如果以上条件都相同, 随机选择一个任务。

重点任务成像集合为Timp, 经过重点任务选择后, 待成像任务集合T0=T0-Timp。

3.3 启发式任务插入方法

在确定重点任务的成像观测方案后, 按照3.1节的方法确定可与重点任务进行合并成像的任务, 这部分任务的成像集合为Tmer, 则待成像任务集合T0=T0-Timp-Tmer, 已安排成像任务集合为T1=TimpTmer。对于待成像任务集合0T, 本文按照基于规则的启发式算法, 按照一定的规则循环判断每个待成像任务是否可以插入到现有的已安排成像任务集合中, 直到完成全部待成像任务的判断, 算法主要步骤如下。

3.3.1 待成像任务排序

3.3.2 卫星序列排序

按照启发式规则完成待插入任务优先级排序后, 可以得到一个任务序列0T。对于序列0T中的每一个任务t, 需要对当前卫星序列中所有满足其成像分辨率需求并具有成像窗口的卫星进行排序。

3.3.3 任务插入成像转换时间检验

对于待插入任务t, 首先选择满足度最高的卫星按照上述条件判断是否能够插入该卫星已有的成像任务序列, 如果能, 则将任务t插入, 待成像任务序列 ;如果不能插入, 则继续依序判断能否插入其余卫星的成像任务序列中, 直到完成全部待成像任务的插入分析。

3.4 约束检验

经过启发式任务插入后, 为每颗卫星都构造了成像任务序列, 并且满足卫星成像转换时间和成像时长约束, 此时需要对卫星的成像任务序列进行进一步分析调整, 以满足卫星的数据存储容量约束、能源约束及指令存储数量约束。

首先进行卫星指令存储约束检验。如果卫星的成像动作过多, 超过了该卫星的最大指令存储数量, 按照任务的成像收益排序, 依次删除成像收益低的任务, 直到满足指令存储数量约束。

然后进行卫星数据存储容量约束检验。根据卫星单位成像时间消耗存储容量计算当前成像任务序列需要总存储容量。如果超过该卫星最大数据存储容量, 则平均缩短每个任务的成像时长, 如果成像时长缩短到Min Spani仍不满足, 按照任务的成像收益排序, 依次删除成像收益低的任务, 直到满足数据存储容量约束;如果未达到卫星最大数据存储容量, 则平均延长每个任务的成像时长, 直到达到该卫星最大数据存储容量。

最后进行卫星能源约束检验。根据卫星单位成像时间消耗能源计算当前成像任务序列需要总能量。如果超过该卫星最大能源限制, 则平均缩短每个任务的成像时长, 如果成像时长缩短到Min Spani仍不满足, 按照任务的成像收益排序, 依次删除成像收益低的任务, 直到满足能源约束。

3.5 算法流程

算法流程如下:

(1) 由遥感任务成像的需求方指定重点任务, 按照多因素分层启发式规则确定重点任务的成像观测方案, 待成像任务集合

(2) 在待成像任务集合中选择能与重点任务进行合并成像的任务加入任务规划方案, 待成像任务集合

(3) 按照任务优先度Req (t) 对待成像任务进行排序, 得到排序后的待成像任务集合

(4) 对于待成像任务集合 中的每一个任务, 满足其成像条件并具备成像时间窗口的卫星集合为St, 将tS中的卫星按照满足度进行排序;

(5) 对每一个任务t及其对应的卫星集合St, 从St中满足度最高的卫星开始依次判断是否能在其成像任务序列中插入任务t, 如果能够插入, 在第一个满足约束的卫星成像任务序列中插入任务t, 如果St中全部卫星的成像任务序列都不能插入任务t, 则任务t无法被完成;

(6) 重复以上过程, 直到完成 中全部任务的插入分析;

(7) 对每颗卫星的任务规划方案进行卫星指令存储约束检验、卫星数据存储容量约束检验和卫星能源约束检验, 输出最终的任务规划方案。

算法流程如下图所示。

4 算法仿真试验

为了验证算法的有效性, 本文对算法进行了仿真试验, 通过STK软件生成了4颗卫星与400个目标, 对本文算法及常用的遗传算法、模拟退火算法计算结果进行了比较分析, 为验证结论的有效性, 所有数据都是通过算法运行10次后取平均值得到。不同算法的计算结果见下表。

从上述计算结果可以看出, 本文算法在计算速度上具有明显的优势, 在成像收益和安排成像任务数量指标相差不大的情况下, 计算速度显著提升, 在时效性要求较高的情况下具有较好的适用性。

5 结束语

本文提出了一种基于重点任务优先规则的启发式快速遥感卫星任务规划方法, 通过设计待成像任务排序规则、卫星排序规则及启发式任务插入方法, 算法不需要进行迭代和回溯, 可以在极短的时间内生成收益较好的成像任务规划方案, 解决了常用智能优化方法在求解效果和求解效率之间难以统一的问题。

由于本文算法采用启发式规则, 优先选择成像收益较高、成像时间窗口数量较少的任务安排到任务满足度最大的卫星成像任务序列中, 对全局优化考虑不足, 使得算法生成的任务规划结果成像收益略低于遗传算法和模拟退火算法。制定更加合理的启发式规则, 在保持计算速度优势的前提下提高成像收益, 将是下一步研究的方向。

参考文献

[1]张帆.成像卫星计划编制中的约束建模及优化求解技术研究[D].国防科学技术大学博士论文, 2005.

[2]陈惠中.成像卫星任务规划调度机制与辅助决策技术研究[D].国防科学技术大学硕士论文, 2005.

[3]黄生俊, 邢立宁, 郭波.基于改进模拟退火的多星任务规划方法[J].科学技术与工程, 2012, 12 (31) :8293-8298.

[4]刘浩, 陈兆荣, 陈浩, 李军.多载荷对地观测卫星任务驱动规划方法研究[J].计算机工程与应用, 2012, 48 (S2) :157-161.

[5]Bianchessi N, Righini G.Planning and scheduling algorithms for the COSMO-SkyMed constellation.A e r o s p a c e S c i e n c e a n d Technology, 2008, 12 (7) :535-544.

规划设计任务书 第2篇

成都《人南国际广场》综合体项目建筑

设计咨询顾问服务任务书

二〇一二年三月

中建建宏置业开发有限公司 1

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

成都“人南国际广场”作为成都市的重要地标建筑，是四川省，成都市两级政府督办的重点项目之一，位于成都市人民南路与一环路南三段交汇处（人民南路33号）西北一侧。

一、项目背景

成都市人民政府为了提高成都在国际上的影响力，将成都市建设成为国际大都会，2008年成都市人民政府以“成办函（2008）131号文件”明确将人民南路作为成都市中轴线的重点进行全面改造建设，在双流国际机场进入市中心中轴线的重要节点上，建设具有标志性的城市特大型综合体，对推动和发展成都市与世界接轨，具有十分重大的意义。

为了积极配合成都市人民政府改造扩建人民南路，以项目的特殊地理位置，结合项目地块周边的实际情况，拟计划整合省体育馆、休闲体育广场、机场快线（地铁3号线）等区位优势；结合地下地铁1号线、3号线在此交汇的优势；以及地面人民南路与一环路交汇形成的十字路口优势；将项目周边地块整合连接形成一体，统一开发，形成功能齐全、完全与国际接轨的特大型城市综合体。

人民南路是成都的门户大道，素有“天府第一大道”之称，具有战略意义的区位和强劲的竞争力。这个片区，目前已经汇集了中国人民银行成都分行、国家外汇管理局四川省分局、汇丰银行、新加坡华侨银行、法国安盟等金融机构和美国宝洁、英美烟草公司、日本东芝等世界500强企业，现代服务业聚集已经高度集中。下一步，整个片区将加速国际化，提升实力，真正可与香港的铜锣湾媲美。为此，依据最新出台的产业规划，中建建宏置业开发有限公司

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

这个片区将新开设10家五星级酒店，为全球高端商务人士提供一流的服务。将在现有一家高档商业卖场的基础上，引入5家高档商业卖场，加速提升片区的商气。

人民南路商务区国际化要素十分丰富，已经成为成都乃至中国西部的外事活动中心。人南商务区已经有美国、德国、巴基斯坦、泰国等国领事馆，是成都市领事馆最集中的区域；大量的外资企业、外事机构集中在人民南路及其延伸线的各大甲级写字楼。凭借外国领事机构和其他外资机构的聚集，向一个国际化的外事活动中心发展的优势十分突出。依据最新出台的产业规划，人南片区将建设5个类似成都“香格里拉”式的国际公寓，专门为有高品质生活需求的世界500强企业高管、外国领事机构工作人员提供服务。

二、项目概况

1、项目区位

中建建宏置业开发有限公司 3

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

本项目位于成都市人民南路三段30号与一环路南三段交汇处。该项目是成都市的重要地标建筑，是四川省、成都市两级政府督办的重点项目之一。

2、交通状况

项目地处成都市中轴线人民南路（成南主干道）与一环路（城市主干道）交汇处，四面临街，拟规划建设的“人行天桥系统”将项目商业中心二层与省体育馆及演艺中心连接为一体；成都地铁1、3号线在此交汇，将地铁1、3号线出入口的人流直接引入项目的地下一层商业区域。

3、周边资源项目

项目南侧是成都规划的最大演艺中心“四川省体育馆”与休闲体育广场将设计天桥与项目大楼连，北侧与四川教育学院校区为核心的文化休闲中心相望；东侧是科技数码广场、莱福士广场，西侧省体育局羽毛球训练场及规划道路与大楼广场露天小街直接相通。

三、项目定位

成都人南国际金融广场是集写字楼、酒店、公寓、现代化商业零售、娱乐功能于一体的特大型城市综合体。

①国际标准的24小时5A超甲级办公写字楼；超五星级酒店和配套设施。

②世界及国内品牌商业主题，观光和文化休闲娱乐，特色会议设施。

③顶级会所：引入国际顶级酒店管理公司，为国外、国内高端客户提供个性化服务；体验食宿环境与办公环境共享的交

中建建宏置业开发有限公司

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

错感。

④满足金融行业差异化需求，增加金融机构交易层，满足银行、保险、证券、基金及金融服务业跨国公司总部的差异化办公需求。

⑤空间花园小憩：充分利用三幢“品”字形建筑的空间、平台、室内景点、露天小街、大堂垂直空间营造地面花园及空中花园小憩，令人感觉舒适。

⑥屋顶暗藏风力发电机组，观光平台和公共活动空间顶部的雨水收集系统可提供大楼内部清洁用水，屋顶部分将充分借助高空强劲的风能安装发电机组，为大厦提供绿色电力。

⑦人民南路最高敞开式观景平台：顶层将设置敞开式观景平台及文化活动空间，设立3个观景层，供游客及市民体验俯瞰城市的视觉享受。

⑧地铁经济：城市地铁1、3号线交汇处，地下一层商业区域，四层地下停车场，将地铁出入口直接引入地下；地上商业区域，充分利用地面十字路口、地上天桥、地下地铁1、3号线交汇处人流交通优势。

⑨周边环境：广场南侧是成都规划的最大演艺中心“四川省体育馆”与休闲体育广场将设计天桥与大楼相连；北侧与四川教育学院校区为核心的文化休闲中心相望；东侧是科技数码广场，西侧省体育局羽毛球场及规划道路与大楼广场露天小街直接相通。

⑩地段优势：天府广场核心区的地位，华西校园三十年代中西文化建筑元素，锦江河畔的风景，将与项目“人南国际广

中建建宏置业开发有限公司 5

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

场”建筑群及天府立交上的太阳神标志，交相辉映，成为成都人民南路上最亮丽的风景。

四、项目规划用地及规划设计条件  用地规划要求

（1）项目用地面积：22000平方米，积率12。，（2）建筑密度：总建筑密度不大于70％，高层主体建筑密度不大于30%. 建筑规划要求（1）航空限高≤165米

（2）建筑间距及后退用地红线、道路红线等各类规划控制线距离应符合《成都市规划管理技术》（2010）的相关要求。

（3）项目新建建筑自身及对周边现状建筑的日照影响应满足《成都市规划管理技术》（2010）的相关要求。（4）外立面整体形象充分体现国际化，树立形象地标。 绿化要求:绿化率不小于20%  建筑形态与物业形态建议:

1、建筑形态

建议由2-3栋超高层建筑及裙楼组成，超高层的双子塔高低错落或由三栋超高层“品”字形建筑群组成，交相辉映。

（1）地下建筑不多于4层（2）裙楼不少于7层

（3）主塔楼不低于40层，标准层面积控制范围2000-2500平方米

（4）次塔楼不低于42层，标准层面积控制在1800-2200

中建建宏置业开发有限公司

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

平方米或1500-2000平方米

2、物业形态定位

成都人南国际金融广场是集写字楼、酒店、公寓、现代化商业零售、娱乐功能于一体的综合性超高层建筑。其物业形态分布如下：

（1）地下二层以下：设备层及地下停车库（2）地下一层——地上7层裙楼：商业用房（3）主塔楼：写字楼办公用房（4）次塔楼：酒店及公寓

（5）地上8层：高档会所及娱乐休闲场所

五、项目地下物业

（1）地铁1、3号线进入商场，合理组织交通流线，商业价值最大化。

（2）地铁三号线、一环路及省体育馆、省运动技术学院的地下空间整体拓展设计预留空间位置，合理组织交通流线，整合各区位功能布局，提升项目便捷性，使得本项目与南侧（一环路50米宽），西侧（规划道路16米宽），北侧（电信路25米宽）地块地下空间互通，充分利用地下周边空间资源。

六、成果要求

1、建筑控制性概念设计阶段 设计时间：共6周 设计成果要求：

中期概念设计阶段：提供2个概念性方案，供甲方研究选择。提供所有能表达设计意念之草图、图纸。

中建建宏置业开发有限公司 7

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

设计说明包括基地位置分析、项目背景及现状分析、案例分析等。

各个方案的规划分析图包括交通系统分析、景观设计分区及分析图、环境保护分析等。

主要功能分区及各种建筑产品分布图。

总规方案区内主要观点的电脑透视草图（A3规格）。基地的主要剖面图（如果需要）。各种建筑产品类型的概念图片。其他表达设计意图的示意图片若干份。最终概念规划设计阶段： 设计说明书：

设计说明书应至包括现状分析、设计概念说明部分。其中设计成果说明应包括：设计目标和设计原则，公共空间、道路系统、环境景观系统设计。

设计图纸：

建筑用地总平面设计图纸及建筑设计图纸包括：总平面图、首层平面图、标准层平面图以及效果图。

用地总平面设计图 道路交通系统规划图 绿地设计分析图 经济技术指标

效果设计图（2张彩色立面渲染）

中建建宏置业开发有限公司

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

整体鸟瞰图（2张，日景、夜景）

工作模型（需要甲方确认最终方案设计后10个工作天完成）1：1000比例

上述内容制成Power Point演示文件。

同时按中华人民共和国住房和城乡建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》要求内容提交成果。

2、建筑方案概念设计阶段 设计时间：共6周 设计成果要求： 最终概念规划设计阶段： 设计说明书：

设计说明书应至包括设计概念说明部分。其中设计成果说明应包括：设计目标和设计原则，公共空间、道路系统、环境景观系统设计、相关设施系统设计、建筑系统设计、生态可持续策略及商业策划方案。

设计图纸：

建筑用地总平面设计图纸及建筑设计图纸包括：总平面图、首层平面图、标准层平面图以及效果图。

用地总平面设计图 道路交通系统规划图 绿地设计分析图 经济技术指标

中建建宏置业开发有限公司 9

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

平面设计图

效果设计图（4张彩色里面渲染）整体鸟瞰图（2张，日景、夜景）

项目模型（需要甲方确认最终方案概念设计后10个工作天完成）1：1000比例

上述内容制成Power Point演示文件。

同时按中华人民共和国住房和城乡建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》要求内容提交成果。

注：在概念规划设计期间，由甲方另行聘请的国内设计院须提供服务如下：

按政府审批程序的规定向甲方要求所有开展项目所必需的文件。

审核乙方概念规划设计，就有关其与国内的适用的法律法规、强制性规范、标准的适用性和合法性提供修改建议与乙方协调。协助工料测量师，为甲方提出的设计要求提供造价估算。

3、建筑方案设计阶段 设计时间：共12周 设计成果要求： 方案中期建筑设计成果： 建筑设计说明 用地总平面设计图 完整的建筑平、立及剖面图

中建建宏置业开发有限公司 10

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

参考图片

完成建筑方案设计成果： 设计说明

用地总平面设计图（1：500）道路交通系统规划图 经济技术指标 所有平面 所有外部立面 主要建筑剖面图

透视效果图（6张，包括2张日景、夜景、鸟瞰图及4张立面渲染）

项目模型（需要甲方确认最终方案设计后10个工作天完成）1:500比例

结构，机电，人防设计说明专篇及报审签字盖章将由甲方另聘之本地设计院完成除上述资料外，乙方提供图纸须达到方案报规报建深度。

同时按中华人民共和国住房和城乡建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》要求内容提交成果。

4、外立面设计深化阶段 设计时间：共8周 设计成果要求：

建筑主部的平面大样、剖面大样及外墙立面大样图等

中建建宏置业开发有限公司 11

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

1：50 主外墙细部、栏杆、棚架、窗框外型大样、女儿墙及冷气机遮板、雨篷及其它建筑造形部份等的大样详图。

提供外立面主要建筑材料一览表。

同时按中华人民共和国住房和城乡建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》要求内容提交成果。

甲方对乙方工作成果的签收，以甲方代表或甲方书面委托的收件人的签收结果或加盖甲方公章后的签收结果为依据，否则，视为乙方未向甲方提交工作成果。

六．设计周期:六个自然周

七、项目建筑设计咨询顾问服务的依据:

1、“两轴四片”城市设计人民路（天府广场—火车南站）图片及PPT文件，由成都市城市设计研究中心提供；

2、成都市人民南路规划，由成都市建设委员会，四川省建筑设计院联合体提供；

3、成都市“两轴四片”人民南路综合改造工程设计方案汇报（PPT文件），由成都市建设委员会提供；

4、成都市人民南路区域综合整治设计方案深化（PPT文件），由四川省建筑设计院联合体提供；

5、成都市两轴四片构想（3D动漫），由四川省建筑设计院联合体提供；

6、项目需要重点表述的其他说明资料。

（1）地铁1#、3#线出入口及风口现状规划位置图

中建建宏置业开发有限公司 12

成都“人南国际广场”综合体项目规划设计任务书

（2）土地利用控制规划图（3）道路工程规划图

（4）项目南侧一环路与人民南路下穿方案图（5）地堪资料

任务规划 第3篇

关键词：大学生。职业生涯规划；核心任务；特征

大學生职业生涯规划的内容是多元的，但大学阶段是人生的重要转折点，对个体一生的职业发展具有特殊重要的意义，使得大学生在该阶段的职业生涯规划有其核心任务、特征和相应的教育对策。

一、大学生职业生涯规划的核心任务

美国学者R，博亚特兹(Richard Boyatzis)将人的素质按其可被观察和衡量的特点由内向外分成三个圈层，提出了“素质洋葱模型”。处于核心圈层的是人的个性和动机，是难以评价和后天习得的；处于中间圈层的是人的态度、价值观和自我形象；处于最外层的是知识和技能，是易于培养和评价的。个性与动机主导着个体的心理倾向与行为方式，是其它要素形成与表现的核心动力，自我形象、态度和价值观对知识和技能的培养具有驱动作用。在个体职业生涯发展的过程中，应当根据“素质洋葱模型”内层要素的特征塑造其外层要素。

大学阶段往往是个体校园生活的最后阶段，也是其职业生涯规划的起点，即将步入职场的大学生需要在此阶段为未来的职业发展做好准备。按照“素质洋葱模型”，该阶段职业生涯规划的核心任务应当是探索自身的核心要素特征，即正确的自我认知，发现自己的个性、动机；其次是正确的职业认知和社会认知，即树立正确的职业态度、职业价值观和自我形象，并确立人生目标和自身发展方向。作为生涯规划的第一步，大学生自我认知的正确与否直接关系到职业定位的准确与否，而职业定位的准确程度又决定了个体对职业知识、技能的选择和追求的动力。这个过程如果出现些许扭曲，会导致个体对未来职场的严重不适应，具有乘数效应。因此，在大学阶段，探索真实的自我和确立职业方向比努力求职更重要。

正确的自我认知、正确的职业认知和社会认知是大学生职业生涯规划的核心任务，它能帮助大学生顺利完成学业，并在职业发展的进程中找准方向。大学生的职业生涯规划可分为学业规划和职业规划两个方面。学业规划包括专业的选择，各种职业资格、技能证书的取得，课外活动、社会实践活动和毕业实习的参与及毕业论文写作等等。职业规划则是在学业规划的基础上，依托自身的专业兴趣和学习倾向等条件，勾勒出一生的职业发展轮廓。学业规划奠定了职业发-展的知识基础和专业素养，职业规划成为大学生学习的方向、目标和动力。

二、大学生职业生涯规划的特征

大学时期是一个人发育塑模的关键时期，该时期生理、心理迅速成长成熟，奠定了个体一生的职业发展基础。大学生的职业生涯规划也深受这个时期的影响，具有鲜明的特征。

(一)大学生职业生涯规划具有强烈的探索性

萨帕在他的“职业生涯阶段论”中将人的职业生涯分为五个阶段，即从出生至14岁的成长阶段，15—24岁的探索阶段，25 44岁的确立阶段，45-64岁的维持阶段，65岁以后的衰退阶段。大学生的年龄一般在20岁左右，正处于萨帕的“职业生涯阶段论”的探索阶段。他们在广泛涉猎各门学科知识、探索客观世界的同时，也在积极地探索自身，剖析自我，认识自我，寻求个人兴趣、特长与社会需要的结合点，逐步进行职业定位。大学生无论是学习专业知识还是进行社会实践，都带有职业探索的性质。大学生会随时将自己职业探索的结果应用于学业规划，即知识结构的拓展、社交范围的扩大和社会实践活动领域的增加，而这些又能给大学生的职业探索提供新动力，新思路，给大学生更多的发现自我、表现自我、发展自我和完善自我的机会，因而大学生的职业探索是一个循环往复、螺旋式上升的过程。

(二)大学生职业生涯规划与社会现实具有鲜明的互动性

当代大学生是“国事、家事、天下事，事事关心”的活跃群体。大学生具有很强的可塑性，其职业生涯规划会随时根据新时期的国家大政方针加以调整，与社会现实具有鲜明的互动性。大学生是新知识、新思想的载体，也容易成为社会新兴职业的尝试者、开拓者和受益者，在建立创新型国家的今天，青年成了创业的主力军，创业成为相当一部分大学生的就业去向，以创业带动就业，成为许多人职业生涯的起点。因而大学生的职业生涯规划与社会现实具有鲜明的互动性。

(三)大学生职业生涯规划对外界因素具有较强的依赖性

大学是大学生从“自然人”向“社会人”过渡的重要阶段，其职业生涯规划比职场人士对外界因素的依赖性更强。经济上尚未独立的大学生在生理、心理逐步成熟的同时摆脱不了对父母、家庭的依赖，因而大学生的职业生涯规划在很大程度上受家庭背景的影响，大学生渴望了解社会，却由于年龄、阅历所限对职业的了解有限，往往只能通过自己所学专业了解相关职业，因此大学生的职业生涯规划对专业有较强的依赖性。

(四)大学生职业生涯规划具有一定的隐秘性

大学生的感情不像中学生那样天真、直露，而是比较隐曲、含蓄，其心理往往带有“闭锁性”，即把自己真实的内心世界“封闭”起来，许多秘密不轻易流露。职业生涯规划是个人与未来发展的一个心理契约，对生涯规划的管理在某种程度上是隐秘的管理。大学生的职业生涯规划往往带有自我鞭策和自我激励的性质，甚至是秘而不宣的，大学生在求职、考研和考证过程中存在激烈竞争，可能不愿公开表露其作为未来个人发展计划的职业生涯规划，也不愿意让不熟悉的人评价，以避免外界的过分关注和同学之间的竞争。

三、大学生职业生涯规划教育对策

(一)高校要重视大学生人才测评工具的开发和应用

目前，大学生人才测评方面的主要问题是缺乏高效综合的人才测评软件供学生进行自我评估，现有的较好的软件或专业机构提供的人才测评服务价格高昂，对于经济承受能力有限的大学生来说较难普及。最关键的是，即便学生使用了人才测评软件，也缺乏职业生涯指导教师的讲解，学生测了以后也很茫然。所以高校应加大对大学生人才测评的投入和职业生涯指导教师的培养，使每一位在校大学生都能有机会利用各种形式进行性格测评和职业倾向测评，并有指导教师为其测评结果做讲解，从而为大学生正确的自我认知奠定基础。

(二)大学生职业生涯规划教育应该具有鲜明的体验性

大学生职业生涯规划教育不是向学生灌输某一学科的专业知识，不是教授学生某一行业的专业技能，而是把分散的，隐含在个人、家庭、学校(包括物质、社会及文化体系)中，又是正式课程所未包含或重视的知识、规范、价值或态度，以学生个人未来生存和发展为轴线抽取出来，使之系统化、课程化。职业生涯规划的教学内容应该注重学生的职业兴趣和体验，而不是知识积累，其教学目标应以体验性目标为主，以结构性目标为辅。教师看重的应该是学生对课堂学习的参与，而不是课堂学习的结果。职业生涯规划的教学方式应当多采用案例分析、角色扮演、实地考察和访谈的形式。其教学内容可以实时更新，而不必拘泥于一定的模式。

(三)大学生职业生涯规划教育应该具有全员性和全程性

大学生对职业生涯规划教育的需求是空前的，而高校提供的服务则非常匮乏。高校要力争使职业生涯规划教育覆盖到每个在校大学生，覆盖到其大学生活的每个阶段。单凭就业指导教师无法完成大学生职业生涯教育，专业课教师和辅导员在指导大学生职业生涯规划方面具有自身的优势，都应该成为大学生的职业生涯导师。专业课教师不能只管讲授教学大纲规定的课程内容，还应该将课程内容与相关的职业领域联系起来，使学生在课堂上接受专业知识的同时，了解该学科在相关行业中的作用，培养学生的职业意识和职业兴趣。

(四)大学生职业生涯规划教育的评价指标体系应该具有多元性和宽容性

军事工程抢修任务规划问题研究 第4篇

目前,对军事工程战损评估、抢修组织实施和抢修装备技术等方面均已有深入研究[1,2,3]。但是在军事工程抢修资源配置和抢修任务规划问题方面的研究甚少。关于抢修任务规划调度问题的研究,主要针对战场装备抢修及应急资源调度问题,建立基于排队论的数学模型[4]、多需求点多资源的二层优化调度模型[5]、非线性规划模型[6],采用蚁群算法[7]、遗传算法[8]、蜂群算法[9]等优化算法对问题进行求解,为军事工程抢修任务规划问题的研究提供了新的思路和方法。本文将针对军事工程抢修任务规划问题的特殊性,建立抢修任务规划模型,并采用一种离散粒子群算法对该模型进行求解。

1. 军事工程抢修任务规划模型

1.1 问题描述

军事工程抢修任务规划是根据战场态势和军事工程战损评估结果,确定军事工程抢修目标任务的抢修时间窗口及所需抢修资源。针对每一个军事工程抢修项目,结合战区内的工程保障力量,科学合理地组织抢修资源,组建工程抢修分队,在军事工程抢修任务要求的时间窗口内及时做好抢修工作,最大限度恢复军事工程防护能力。

军事工程抢修任务规划问题可以描述为:在某一战斗区域内有M个军事工程抢修保障单位,每个单位有不同的保障资源,可以组成一个应急工程抢修分队。经现场调查评估,结合战场态势,认定共有N个军事工程受到敌方攻击受损,急需通过工程保障力量修缮恢复其防护能力。由于工程类别以及受损程度各异,同时,各个抢修分队力量构成不同,致使不同抢修分队完成同一工程抢修任务的时间不同。另外,由于各个军事工程在整个作战体系中的地位作用差异以及战场态势的不同,各个抢修任务必须在一定时间范围内执行,即任务时间窗约束。

1.2 模型建立

设定军事工程抢修任务集合N={1,2,…,n},n为抢修任务数目,i∈M,为其抢修时间窗,tsj为其允许抢修的最早开始时刻,tej为其允许抢修的最晚结束时刻。Tj表示某个军事工程抢修分队开始对目标工程j进行抢修的开始时刻。Vi∈M,pk表示军事工程k的任务优先级,也可以认为是军事工程k在整个作战体系中的重要性指标。

军事工程抢修分队集合为M={1,2,…m},m为抢修分队的数目。i∈M,i∈M,tij表示抢修分队i对军事工程j进行抢修的时间长度。抢修任务目标之间的线路为:AT={k,j)k j∈N^k≠j},tdkj表示某一抢修分队沿线路(i,k)转移的时间。抢修分队与抢修任务目标之间的线路为:A0={(i,k)i∈M k∈N}。tdik表示抢修分队i从驻地出发,沿线路转移到任务目标(i,k)的时间。

综上所述,可建立该问题的数学模型,目标函数:

由于资源的有限性及抢修任务的多样性,目标函数设定为完成军事工程抢修任务优先级之和最大。

约束条件:

(1)每个军事工程至多由一个抢修分队完成抢修一次(小于1意味着没有针对该军事工程进行抢修)

(2)抢修分队对任务目标抢修的时间必须在时间窗范围内:

(3)每个抢修分队至少对一个军事工程完成抢修任务。

2. 算法设计

2.1 基本原理

粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)是由James Kennedy和Russell Eberhart于1955年提出的一种基于群智能的随机搜索算法[10]。基本粒子群算法的思想是模拟鸟群觅食的过程,将问题解空间中一个可行解看作一只鸟及所谓的“粒子”。这些鸟通过不停地改变自己的位置和速度去觅食,直到成功觅食(即最优解)[11]。基本粒子群算法所描述的粒子位置和速度都是连续变量,难以求解在离散空间中建模的任务调度问题。本文将采用一种适合军事工程抢修任务规划的离散粒子群算法。

2.2 算法求解步骤

针对军事工程抢修任务规划问题,每个粒子代表一个可行解,即任务分配方案。用自然数对任务进行编码,粒子编码中的每一个自然数代表抢修分队,修任务数量为粒子编码长度。如图所示,有10个抢修任务,3个抢修分队。分队1负责任务3和任务5,其中任务2和任务9没有完成。得到一个粒子编码为(2,0,1,2,1,3,2,3,0,3)。

结合军事工程抢修任务规划问题的特点,本文采用式(5)分步计算和修改粒子位置,首先是当前粒子内部分量之间的交换,再根据粒子的历史最佳位置修改当前位置,然后根据粒子群体的最佳位置调整当前粒子位置。

其中,ω,c1,c2为扰动因子,其取值范围为[0,1]。函数ga,b(Xi)表示Xi的第a个分量与第b个分量交换,a,b均为1到n之间的随机整数(a>b)。并以c1为概率对位置交换进行扰动,δ3∈[0,1]。

函数fa,b(Xi,pbestXi)表示历史最优粒子pbestXi位于区间[a,b]的部分与当前粒子Xi位于区间[a,b]的部分交换,并以c1为概率对交换操作进行扰动,δ3∈[0,1]。

函数fa,b(Xi,gbestX)表示群体最优粒子gbe6stX位于区间[a,b]的部分与当前粒子Xi位于区间[a,b]的部分交换,并以c2为概率对交换操作进行扰动,δ3∈[0,1]。

经过上述3个步骤,当前粒子位置调整完成,得到一个新解。利用DPSO算法求解的流程如图2所示。

3. 算例

在某作战区域内,有10个军事工程抢修任务,分布在不同地里位置。共组建3个不同的工程抢修分队,它们从驻地到各个军事工程抢修任务点的转移时间如表1所示,抢修分队完成各个抢修任务的时间如表2所示,抢修分队在各个抢修任务点之间的转移时间如表3所示。各个抢修任务接受抢修的时间窗及任务优先级如表4所示。

利用DPSO算法对模型进行求解,设定种群规模为20,最大迭代次数为1000次,独立运行20次,目标函数值稳定在53,可得军事工程抢修任务方案如表5所示。由于时间约束的限制,抢修任务3、任务5和任务7未能完成。

4. 结语

现代战争中,军事工程设施在体系对抗中具有重要作用,对战损军事工程组织实施抢修具有较强的时间限制,即要在规定时间范围内完成尽可能多的抢修任务,最大限度恢复军事工程体系对抗中的防护能力。本文研究了基于抢修时间窗的军事工程抢修任务规划问题,综合考虑抢修活动的时间约束和逻辑约束,建立了抢修任务规划模型,并利用DPSO算法求解。算例表明,该模型和算法能较好地解决军事工程抢修任务规划问题。

摘要：本文针对战时军事工程抢修问题,研究在抢修资源有限的情况下,如何科学合理地安排抢修活动,最大限度恢复军事工程防护能力。通过引入抢修时间窗,同时考虑军事工程抢修的时间约束和逻辑约束,建立了使军事工程防护能力恢复最大的抢修任务规划优化模型,设计了一种离散型粒子群算法对模型求解。最后,以战场军事工程抢修任务为背景,用算例验证了模型的实用性和算法的有效性。

关键词：军事工程抢修,任务规划,时间窗,离散粒子群算法

参考文献

[1]王凤山,吴礼发.军事工程毁伤评估与抢修计划生成机制研究[J].计算机与数字工程,2011,39(10):96~100.

[2]袁辉,王凤山.军事工程毁伤评估的组合智能模型[J].计算机工程与应用,2013,49(9):23~28.

[3]王凤山.地下工程抢修作业计划与控制要求及其策略研究[J].系统科学学报,2010,18(4):53~57.

[4]王小飞,苏凡囤,王海涛,钟晓谷.基于排队论的战时工程装备抢修任务调度[J].兵工自动化,2012,31(10):29~32.

[5]曹继平,宋建社,古西睿,何志德.战场抢修多需求点多资源二层优化调度模型[J].系统工程与电子技术,2008,30(8):1509~1513.

[6]吕学志,于永利,张柳,陈乐,董岳,刘文武.资源约束的拼件维修模型与粒子群求解算法[J].系统工程理论与实践,2013,33(4):1013~1018.

[7]蔡纪伟,贾云献,孙晓,张晓康.蚁群算法在战损装备抢修任务指派中的应用研究[J].数学的实践与认识,2012,42(19):160~165.

[8]王锐,李羚伟,郭波,马武彬一种基于多目标多约束的战时抢修力量调度[J].兵工自动化,2010,29(1):34~37.

城市工程系统规划的任务 第5篇

缺水问题的解决1充分利用水源优势，挖掘潜力2远距离引水或跨流域调水3区域统一供水4加强污水回用5海水利用6雨水水库和雨水贮留系统7分质供水

城市排水分类——生活污水、工业废水、降水

城市排水体制对生活污水、工业废水和降水采用的不同的排除方式所形成的排水系统，称为排水体制，又称排水制度。

城市工程排水系统的体制分类及特点：1直排式合流制：管渠系统的布置就近坡向水体，分若干个排水口，混合的污水经处理和利用直接就近排入水体。

特点：投资省、污染大、无污水厂截流式合流制：在早期直排式合流制排水系统的基础上，临河岸边建造一条截流干管，同时，在截流干管处设溢流井，并设污水处理厂。雨天，仍有部分混合污水的流量超过截流干管的输水能力后，将有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体，对水体污染较严重。可在溢流井后设雨水调蓄池，解决污水厂晴雨天水量变化较大引起的管理问题。特点：投资较省、污染不大、有污水厂2.分流制排水系统 将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。完全分流制：分设雨水和污水两个管渠，前者汇集生活污水、工业废水，送至污水处理厂，处理后排放和利用；后者汇集雨水和部分工业废水（较洁净），就近排入水体。该体制卫生条件较好，仍有初雨污染问题，其投资较大。特点：投资大、污染小、有污水厂 不完全分流制：只有污水管道系统而没有完整的雨水管渠排水系统。污水经由管道流至污水厂，雨水通过地面漫流进入不成系统的明沟或小河，然后进入较大的水体。特点：投资较省、污染小、有污水厂

污水管网的布置形式及特点干管：平行式：干管平行等高线，主干管垂直等高线

适用：地形起伏坡度很大时，可以减少管道埋深，避免设置过多跌水井，改善干管水力条件。正交式：干管垂直等高线，主干管平行等高线。由于主干管管径大，保持自净流速所需坡度小，其走向与等高线平行是合理的。适用：地形平坦略向一边倾斜支 管-街坊狭长或地形有倾斜时：低侧-地形平坦且面积较大：围坊决定设计流量计算方法与有关参数建筑已定和街坊管道自成体系：穿坊

雨水管渠系统布置雨水管渠的任务就是及时地排除暴雨形成的地面径流。雨水径流总量并不大，但短时的径流大，所需雨水管渠也大，造价也很高。考虑防洪的“拦、蓄、分、泄”功能。雨水贮留系统：避免水淹；作为城市水源，缓解用水紧张。主要内容：确定或选用当地暴雨强度公式 确定排水流域与排水方式，进行雨水管渠的定线-确定雨水泵房、雨水调节池、排放口的位置雨水管渠水力计算

.集水时间连续降雨的时段称为降雨历时，可以指全部降雨的时间，也可以指其中任一时段。设计中通常用汇水面积最远点雨水流到设计断面时的集水时间作为降雨历时。

高压电力线路规划基本原则：

1、线路短捷

2、安全间距

3、不宜穿中心区

4、减少对其他管线工程的影响

5、减少拆迁

6、避免穿林

7、防洪要求

8、远离危险区

9、减少转弯，经济档距

邮政通讯枢纽选址原则1枢纽应在火车站一侧，靠近火车站台；邮政通信枢纽应选择应靠近火车站，与火车站有较方便的联系通道，方便邮车出入。2有方便接发火车邮件的邮运通道；3又方便出入枢纽的汽车通道；4有方便供电，给水，排水，供热的条件；5地形平坦，地质条件良好；6周围环境符合邮政通信安全；7符合城市规划的要求；8在非必要而又有选择余地时，句址不宜面临广场，也不宜同时有两侧以上临主要街道。邮政支局：应设在面临主要街道、交通便利的地段；邮政支局投递划分要合理，布局平衡；

“七通一平”它指的是土地（生地）在通过一级开发后，使其达到具备给水、排水、通电、通路、通讯、通暖气、通天燃气或煤气、以及场地平整的条件，使二级开发商可以进场后迅速开发建设。管线水平净距：指平行方向敷设的相邻两管线外壁之间的水平距离。管线垂直净距：指两条管线上下交叉敷设时，从上面管道外壁最低点到下面管道外壁最高点之间的垂直距离。管线埋设深度：指地面到管道底内壁的距离，即地面标高减去管底标高。管线覆土深度：指地面到管道顶外壁的距离，即地面标高减去管顶标高。专项管沟：敷设同一类型工程管线的专用管沟。综合管沟：指不同类别工程管线的专用管沟。

综合管线布置避让原则压力管让重力管（不同管线）可弯曲管让不易弯曲管（不同管线）小管让大管（同类管线）分支管让主干管（同类管线）

城市生命线系统防灾1.提高设施和管线的设防标准2.强化生命线系统设施的地下化3.设施和管线节点的防灾处理4.提高设施的备用率 城市防灾工程系统主要内容城市防灾工程系统城市生命线系统 人防工程设施抗震设施防洪防涝工程设施消防设施

城市消防对策与标准

（一）城市消防对策1.合理布局城市重点防火设施2.布局城市防火通道3.重现城市旧区改造4.合理布局消防设施5.规范建、构筑物的防火设计6.健全消防制度、普及消防知识

（二）城市消防标准1.消防道路标准2.建筑的消防车道设置标准3.建筑物消防间距标准4.建筑设计标准5.消防用水标准

城市抗震对策与标准

（一）城市抗震对策 1.建筑物的抗震处理2.震前预报 3.城市布局的避震减灾措施

（二）城市抗震标准1.抗震设防烈度2.城市用地抗震适宜性评价3.城市抗震减灾规划编制模式4.城市抗震减灾规划工作区标准5.建筑抗震设计标准

城市防灾措施：政策性措施与工程性措施

（一）政策性措施1.城市总体发展计划2.法律、法规的制定：《人民防空法》、《消防法》、《防洪法》、《城乡规划法》等。

（二）工程性措施 城市的防洪堤坝、排涝泵站、消防站、防空洞、医疗急救中心、物资储备库。气象站、地震局、海洋局等带有测报功能的机构。

采暖通风热负荷计算——采用采暖综合热指标（建议取值60~75W/m2）采暖通风热负荷=居住与公建建筑面积×采暖综合指标（本次取70W/m2）

热水热负荷计算公式：Q=[K·m·V(tr-t1)/T] ×1.163 式中：Q—生活热水热负荷（W）；m—人数或床位数； V—生活热水用水标准[L/（人·d）] tr—生活热水计算温度，一般为65℃；t1—冷水计算温度；T—热水用水时间（h）；K—小时变化系数，一般取1.6~3.0。.供水人均综合指标法人均综合指标是指城市每日总供水量除以用水人口所得到的人均用水量。Q=Nqk Q —— 城市用水量 N —— 规划期末人口数

q —— 规划期内的人均综合用水量标准 k —— 规划期内用水量普及率

城市工程系统规划的任务根据城市经济社会发展目标，结合本城市发展实际情况，合理确定规划期内各项工程系统的规模、容量，科学布局各项设施，制定相应的策略和措施核心任务以理念和有关知识影响城镇发展的重要决策，即 理念＋技术＝方案城市工程系统的意义指导各城市工程系统设施的发展与建设，综合协调城市基础设施的建设，合理利用城市空间。为城市的发展规划提供依据 城市用水的分类 生活用水 生产用水 市政用水消防用水

缺水问题的解决1充分利用水源优势，挖掘潜力2远距离引水或跨流域调水3区域统一供水4加强污水回用5海水利用6雨水水库和雨水贮留系统7分质供水

城市排水分类——生活污水、工业废水、降水

城市排水体制对生活污水、工业废水和降水采用的不同的排除方式所形成的排水系统，称为排水体制，又称排水制度。

城市工程排水系统的体制分类及特点：1直排式合流制：管渠系统的布置就近坡向水体，分若干个排水口，混合的污水经处理和利用直接就近排入水体。

特点：投资省、污染大、无污水厂截流式合流制：在早期直排式合流制排水系统的基础上，临河岸边建造一条截流干管，同时，在截流干管处设溢流井，并设污水处理厂。雨天，仍有部分混合污水的流量超过截流干管的输水能力后，将有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体，对水体污染较严重。可在溢流井后设雨水调蓄池，解决污水厂晴雨天水量变化较大引起的管理问题。特点：投资较省、污染不大、有污水厂2.分流制排水系统 将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。完全分流制：分设雨水和污水两个管渠，前者汇集生活污水、工业废水，送至污水处理厂，处理后排放和利用；后者汇集雨水和部分工业废水（较洁净），就近排入水体。该体制卫生条件较好，仍有初雨污染问题，其投资较大。特点：投资大、污染小、有污水厂 不完全分流制：只有污水管道系统而没有完整的雨水管渠排水系统。污水经由管道流至污水厂，雨水通过地面漫流进入不成系统的明沟或小河，然后进入较大的水体。特点：投资较省、污染小、有污水厂

污水管网的布置形式及特点干管：平行式：干管平行等高线，主干管垂直等高线

适用：地形起伏坡度很大时，可以减少管道埋深，避免设置过多跌水井，改善干管水力条件。正交式：干管垂直等高线，主干管平行等高线。由于主干管管径大，保持自净流速所需坡度小，其走向与等高线平行是合理的。适用：地形平坦略向一边倾斜支 管-街坊狭长或地形有倾斜时：低侧-地形平坦且面积较大：围坊决定设计流量计算方法与有关参数-雨水管渠水力计算

.集水时间连续降雨的时段称为降雨历时，可以指全部降雨的时间，也可以指其中任一时段。设计中通常用汇水面积最远点雨水流到设计断面时的集水时间作为降雨历时。

高压电力线路规划基本原则：

1、线路短捷

2、安全间距

3、不宜穿中心区

4、减少对其他管线工程的影响

5、减少拆迁

6、避免穿林

7、防洪要求

8、远离危险区

9、减少转弯，经济档距

邮政通讯枢纽选址原则1枢纽应在火车站一侧，靠近火车站台；邮政通信枢纽应选择应靠近火车站，与火车站有较方便的联系通道，方便邮车出入。2有方便接发火车邮件的邮运通道；3又方便出入枢纽的汽车通道；4有方便供电，给水，排水，供热的条件；5地形平坦，地质条件良好；6周围环境符合邮政通信安全；7符合城市规划的要求；8在非必要而又有选择余地时，句址不宜面临广场，也不宜同时有两侧以上临主要街道。邮政支局：应设在面临主要街道、交通便利的地段；邮政支局投递划分要合理，布局平衡；

“七通一平”它指的是土地（生地）在通过一级开发后，使其达到具备给水、排水、通电、通路、通讯、通暖气、通天燃气或煤气、以及场地平整的条件，使二级开发商可以进场后迅速开发建设。管线水平净距：指平行方向敷设的相邻两管线外壁之间的水平距离。管线垂直净距：指两条管线上下交叉敷设时，从上面管道外壁最低点到下面管道外壁最高点之间的垂直距离。管线埋设深度：指地面到管道底内壁的距离，即地面标高减去管底标高。管线覆土深度：指地面到管道顶外壁的距离，即地面标高减去管顶标高。专项管沟：敷设同一类型工程管线的专用管沟。综合管沟：指不同类别工程管线的专用管沟。

综合管线布置避让原则压力管让重力管（不同管线）可弯曲管让不易弯曲管（不同管线）小管让大管（同类管线）分支管让主干管（同类管线）

城市生命线系统防灾1.提高设施和管线的设防标准2.强化生命线系统设施的地下化3.设施和管线节点的防灾处理4.提高设施的备用率 城市防灾工程系统主要内容城市防灾工程系统城市生命线系统 人防工程设施抗震设施防洪防涝工程设施消防设施

城市消防对策与标准

（一）城市消防对策1.合理布局城市重点防火设施2.布局城市防火通道3.重现城市旧区改造4.合理布局消防设施5.规范建、构筑物的防火设计6.健全消防制度、普及消防知识

（二）城市消防标准1.消防道路标准2.建筑的消防车道设置标准3.建筑物消防间距标准4.建筑设计标准5.消防用水标准

城市抗震对策与标准

（一）城市抗震对策 1.建筑物的抗震处理2.震前预报 3.城市布局的避震减灾措施

（二）城市抗震标准1.抗震设防烈度2.城市用地抗震适宜性评价3.城市抗震减灾规划编制模式4.城市抗震减灾规划工作区标准5.建筑抗震设计标准

城市防灾措施：政策性措施与工程性措施

（一）政策性措施1.城市总体发展计划2.法律、法规的制定：《人民防空法》、《消防法》、《防洪法》、《城乡规划法》等。

（二）工程性措施 城市的防洪堤坝、排涝泵站、消防站、防空洞、医疗急救中心、物资储备库。气象站、地震局、海洋局等带有测报功能的机构。

采暖通风热负荷计算——采用采暖综合热指标（建议取值60~75W/m2）采暖通风热负荷=居住与公建建筑面积×采暖综合指标（本次取70W/m2）

热水热负荷计算公式：Q=[K·m·V(tr-t1)/T] ×1.163 式中：Q—生活热水热负荷（W）；m—人数或床位数； V—生活热水用水标准[L/（人·d）] tr—生活热水计算温度，一般为65℃；t1—冷水计算温度；T—热水用水时间（h）；K—小时变化系数，一般取1.6~3.0。.供水人均综合指标法人均综合指标是指城市每日总供水量除以用水人口所得到的人均用水量。Q=Nqk Q —— 城市用水量 N —— 规划期末人口数

任务空间轨迹规划问题的回顾与展望 第6篇

关键词：机器人,任务空间,轨迹规划

1 引言

在非线性系统的控制设计中,除了反馈控制律本身,轨迹规划的作用也不能忽视。实际上轨迹规划对提高系统的控制性能往往具有关键作用。一方面,轨迹规划的结果可以作为一个前馈项,与反馈控制控制律一起形成二自由度控制,从而获得比一般非线性控制律更好的性能[1];另一方面,最优轨迹规划与最优控制问题实际是一致的,借助最优轨迹规划,可以实现既满足各种约束并具有特定优化指标的运动控制[2]。本文所要集中讨论的就是机器人任务空间的轨迹规划问题。

任务空间的概念是从工业机器人的控制中发展起来的。工业机器人的控制可以分为关节空间的控制和任务空间的控制。顾名思义,关节空间的控制以关节力矩为输入,以广义关节坐标q为输出。对一个n自由度机械臂,q∈Rn.任务空间的控制则以工业机器人末端执行机构(end effector,EFT)的位姿状态为输出。末端执行机构的位姿状态包括三个平移量和三个姿态角,可以概括地用X∈R6表示。

任务空间的概念目前在文献中还有两种提法:操作空间(operation space)[3]、工作空间(work space)[4]。这两个术语更着重强调E F T在笛卡尔空间内的运动。在本文中统一使用任务空间(task space)的名称,并给出一个描述性的定义如下:

任务空间指末端执行机构在三维空间中运动时其姿态和位移组成的空间。

以关节力矩向量为输入,工业机器人的动力学方程具有如下的形式[5]:

其中τ为关节力矩向量。

方程(1.1)是关节空间和任务空间控制律设计的基础。该方程是在关节空间上建立的,容易推断,关节空间上的控制律设计相对任务空间的控制律设计要容易一些。实际应用中,一般把任务空间给定的目标点经运动学逆解算映射到关节空间上,然后进行关节空间上的控制。这样简化了控制律的设计,但对于提高实时性是不利的。与此相反,任务空间的控制则可以避免繁杂的运动学逆解算,因此吸引了很多研究者的目光[6,7,8]。

机械臂的轨迹规划问题分为关节空间的规划和任务空间的规划。关节空间内轨迹规划的研究已经比较成熟,但任务空间轨迹规划问题的研究则要落后于关节空间。主要的原因在于任务空间具有比关节空间更复杂的结构特征。关节空间实际是一个笛卡尔空间,空间各元素(关节角)是独立的,进行轨迹设计时有成熟的优化理论可以使用。任务空间因为包含了对旋转的描述,其空间结构不再是笛卡尔空间,进行轨迹设计要困难得多。

已有的相关研究在位姿的描述上差别很大,主要表现在对姿态角的描述上。文献[9,10]完全忽略了姿态角;文献[11]使用欧拉角作为描述工具,而文献[12]使用矩阵进行描述。文献[13,14]则把姿态角隐含在对直纹面的描述中。Zefran在文献[2]中把姿态角与平移距离结合在一起考虑,用SE(3)空间统一描述所有的可能位姿。本文沿用了Zefran这一观点,把任务空间归结为SE(3)空间,在SE(3)上统一考虑轨迹规划的问题。

把任务空间等效为SE(3)空间之后,任务空间的轨迹规划问题就不单是针对多自由度机械臂或工业机器人的。很多机器人系统都具有SE(3)的位形结构。这样任务空间轨迹规划的概念可以涵盖很多类机器人系统的轨迹规划问题,称为广义的任务空间轨迹规划问题,而传统意义下的任务空间轨迹规划只是一个特例。

2 任务空间的几何结构

SE(3)作为一个李群,相当于旋转变换群SO(3)和三维欧式空间的直积:

如果刚体的姿态可以忽略,SE(3)退化为R3。如果只研究刚体的旋转,则简化为SO(3)。

SE(3)是一个非紧的李群。研究指出,在SE(3)上不能定义具有双不变性的度量。这是任务空间上轨迹规划问题面临的首要难题。Zefran在他的博士论文[2]中指出,可以通过建立左不变的度量来进行轨迹设计。

我们知道,SE(3)是一个6维的李群,而其中的元素则是4×4维的齐次变换矩阵。这表明,SE(3)虽然具有完整的几何结构,但作为一种刚体变换的描述工具和计算工具则稍显繁琐。与此相反,作为一种紧凑的表示方法,对偶四元数可以仅用八个数字来描述刚体变换,在刚体变换的相关研究中多被用作运动学层次的分析和计算工具[15,16,17,18]。

对偶四元数也具有一定的几何特征。所有的归一化对偶四元数构成一个具有三个对偶维度的球,也称为象空间(image space)[19]。

给定一个SE(3)的元素g

满足如下关系[20]:

由以上关系可知,象空间是SE(3)的双覆盖。

3 SE(3)空间上轨迹设计方法

根据SE(3)的上述结构特点,发展起了三类生成轨迹的方法。

3.1 空间拆分法

根据Park等人的观点[21],既然SE(3)可以的等效为SO(3)⊗R3,SE(3)上的轨迹设计可以分别在SO(3)和R3上进行,两条轨迹合成即可得到任务空间的轨迹。因为R3空间上的轨迹设计是很成熟的,这种方法的难点在于SO(3)上的轨迹设计。已有的方法多基于SO(3)空间的局部坐标表示[21,22]。

3.2 基于流形的设计

在SE(3)空间上建立了度量之后,应用变分法可以得到某些最优轨迹要满足的解析方程,文献[2]中给出了最小路径曲线、最小加速度曲线以及最小加加速度曲线的结果。

最近Huper等人基于微分几何中旋转映射(rolling map)的概念[23]提出了一种名为旋转-包裹(rollingwrapping)的轨迹生成技巧[24],可以在SE(3)上生成光滑轨迹。所获得的轨迹具有坐标不变性,而且具有闭环表达式。但目前的研究还没有给出优化设计方法。

为了简化计算,文献[25]提出了一种基于空间映射的简化算法。定义一般正定齐次矩阵群GA+(3):

其中M为3×3正定矩阵。SE(3)是GA+(3)的子空间。在GA+(3)上设计最优轨迹,经映射运算可以得到SE(3)上的近似最优轨迹。但是这样得到的轨迹能在多大程度上近似最优轨迹目前还没有一个定量的结论。

3.3 基于对偶四元数的设计

根据SE(3)与象空间的关系,SE(3)上的轨迹设计可以等效为象空间上的轨迹设计。在象空间上进行轨迹设计时,一般使用样条函数。象空间是一个三维对偶球面,在球面上难以直接进行有理样条曲线的设计。文献[19]中给出的解决方法是:引入两个对偶四元数系数,把对偶球面上的点映射到四维对偶向量空间;在该向量空间上设计样条曲线,然后经归一化处理得到象空间上的轨迹。这两个映射系数对于轨迹设计的影响机理目前还不清楚,目前只有一个定性的结果[26]。因此难以对样条函数中的系数进行优化。这种方法虽然对于机械领域的运动设计(motion design)十分有效,但应用到轨迹规划则缺少有效的优化手段。

总体来讲,对于SE(3)上轨迹设计问题的研究,目前已经解决了轨迹的表示问题,但缺少轨迹优化的手段。

4 任务空间轨迹规划的展望与建议

针对不同的研究对象,任务空间轨迹规划问题呈现不同的研究特点。下面分别对多自由度机械臂、非完整约束的机器人、多体协作机器人系统的相关研究进行总结。

4.1 多自由度机械臂

如果忽略姿态角的变化,任务空间可以简化为笛卡尔空间。早期的工作[9]主要研究笛卡尔空间的轨迹插补问题,给出了在笛卡尔空间生成直线轨迹的方法。稍后的研究综合考虑了姿态角和旋转运动,在文献[12]中讨论了速度合成的问题,给出了实时算法。实际上,文献[9,12]解决了任务空间轨迹规划中表示和计算的问题,提出的方法有很好的实用性,但研究局限在运动学层次,没有考虑系统的动力学约束。

任务空间的最优轨迹规划有两个方面的难题:如何设计优化指标,以及如何结合各种约束条件给出问题描述。文献[13]提出了一种基于螺旋理论的方法。末端执行机构的等效角位移矢量在空间的运动轨迹形成一个直纹曲面。基于直纹曲面面积及其变化率建立优化指标,轨迹规划问题被归结为一个泛函极值问题,由此可以描述以路径最短、运动灵活性最好、或动力学性能最优为目标的多类最优轨迹,通过优化算法可以求解。采用类似的问题描述方式,文献[14]使用样条函数和遗传算法设计了轨迹求解的算法。

应当指出,文献[13][14]中使用的基于螺旋理论的研究思路是目前仅有的比较完备的研究框架。

进行机械臂末端执行机构的轨迹设计时,可以采取空间拆分法,即把旋转运动的轨迹和平动轨迹独立研究,在SO(3)和R3上分别设计轨迹。这种设计思路对于实际应用是比较有利的。一方面,大部分应用中对于位置精度的要求一般比对姿态的要求高,因此,单独进行旋转运动轨迹的设计并适当降低精度要求可以降低问题的难度。另一方面,任务空间的轨迹跟踪控制算法是把姿态和位置分别设计的[8],这种空间分离的轨迹设计方法正好与之适应。

进行末端执行机构的轨迹规划时一般面临多种约束条件,如输入关节力矩受限,关节角受限或者关节角速度受限等。生成的轨迹必须能够避免奇异点,并能够产生最大的运动灵活性(manipulability)。如何进行问题的数学化描述,并设计优化算法,是需要进一步研究的问题。

测量信息的不完整是进行实时轨迹规划的一大障碍。文献[27]讨论了任务空间传感测量的方法,并给出了基于视线(LOS)设计准则的机器人制导方法。这对于笛卡尔空间内平动轨迹的实时规划具有重要的支撑作用,可以通过只测量EFT与目标的相对方向来产生期望的平动加速度。但是目前的设计中轨迹规划的算法还不够完善,目前的结果只停留在二维平面。

4.2 非完整约束机器人

这类系统包括地面移动机器人,水面运动机构,无人飞行器等。因为系统运动时不能侧移而导致了非完整性,由于非完整约束的存在,这类系统的轨迹规划是很困难的[5]。

在非完整规划中几何优化方法被证明是很有效的。在最近的研究中,带有运动约束,尤其是非完整约束的轨迹规划也有了一些结果[28,29,30]。这种方法只能得到最优轨迹所需要满足的解析方程,只能获得轨迹的闭环表达式,不能直接应用,需要借助繁琐的数值解法才能生成轨迹。正如一些研究者指出的[2],如果能够由解析方程得到一个近似的最优解析解,那么对于理论研究和实际应用都是很有意义的,而目前这方面的研究基本上还是空白。

运动学设计中最优轨迹规划与最优控制的设计是一致的。在飞机降落问题的最优控制的设计中,应用Hamilton框架下应用极大值原理方法[31]可以求得椭圆函数形式的最优轨迹。作为一个扩展结果,文献[32]给出了六维李群上最优轨迹的解析解。但是这些结果偏于理论分析,优化指标单一,与实际应用还有一定的距离。

除上述离线规划算法,在实时轨迹规划中,目前也出现了基于视线设计思想的仿导引设计[33,34]。与多自由度机械臂任务空间的规划类似,这种设计能够很大程度上降低对测量信息的依赖,在视觉测量得到广泛应用的今天具有重要的应用价值。

4.3 多体协作机器人系统

该类系统包括移动机械臂,空间机器人,协作机械臂(cooperative manipulators),以及编队运行的机器人系统。它们的特点是:系统由多个个体组成,个体之间满足一定的运动学约束。个体的工作空间为SE(3),而系统整体的工作空间由单个空间合成,具有SE(3)×SE(3)×L的结构。

基于对偶四元数的方法比较适合这类系统的轨迹规划。一方面,对于描述个体之间的相互关系,对偶四元数有很简捷的形式[15];另一方面,在个体很多的时候,使用其它的表示工具都会带来很大的数据量[25],而使用对偶四元数的表示则是最高效的。此外,直接使用对偶四元数设计轨迹跟踪控制律也是可行的,文献[35]给出了基于对偶四元数的动力学模型。这样就可以基于对偶四元数统一进行控制律设计和轨迹规划。在移动机械臂的轨迹规划中可以找到相关的应用[36]。

目前空间机器人的轨迹规划问题是研究的难点和热点[37,38,39]。在空间机器人姿态调整和空间机器人抓取空间物体的过程中都存在轨迹规划的问题。空间机器人复杂的动力学模型使得任务空间的轨迹规划更加困难,因此目前针对这个问题的研究还比较少。对于自由漂浮空间机器人,基座和末端执行机构的位姿可以分别用一个对偶四元数描述。如果能将对偶四元数应用到空间机器人的轨迹规划中,有望提高规划的效率,从而获得更好的控制性能。

此外,为了能有效进行轨迹优化,未来的研究还应该在Ge等人的工作基础上[26,40]着力于通过优化样条参数寻找轨迹优化设计的方法。

5 结束语

装备保障任务规划系统体系结构研究 第7篇

装备保障任务规划系统, 指在从保障任务目标确定到保障任务完成的整个过程中, 安排装备保障力量执行何种保障任务以及如何实施保障, 使装备保障力量生存概率和整体保障效能达到最佳。整个规划系统由威胁建模、威胁评估、任务分配、路径规划、战术决策以及指控中心等子系统组成, 并在指控中心系统的指挥控制下, 实现对装备保障任务的规划与实时重新规划。规划系统最后所给出的具体规划结果包括装备保障力量分配、保障任务分配和保障路径。

1 系统需求分析

装备保障是为满足部队遂行各项任务的需要, 对装备保障采取的一系列保证性措施以及进行的相应活动的统称。装备保障力量是实施装备保障的主体, 装备保障的对象是装备保障任务, 装备保障的过程即装备保障力量完成装备保障任务的过程。装备保障力量与装备保障任务, 在正常情况下, 二者是一一对应关系, 即有多少的保障任务就有多少对应的装备保障力量。但实际上, 通常情况下实际的装备保障力量是少于装备保障任务所需的装备保障力量的, 战时这种差距更大。信息化战争条件下, 战场环境复杂、作战样式多变, 首先直接导致了装备保障任务的多样、多变及不确定性, 难以准确预测装备保障任务类型、数量、发生地点等;其次也导致装备保障力量的战损、补充的动态变化。二者关系如图1所示。二者的这种不确定性与动态性, 最终导致装备保障复杂性、不确定性甚至是低下的装备保障效率。这就需要对装备保障任务与装备保障力量进行规划, 减少二者之间对应的不确定性, 增强装备保障效益。

由于战时装备保障任务主要是由敌方攻击导致装备的战损而产生装备保障任务, 这导致装备保障任务的不确定性远远高于装备保障力量, 因此上述规划应以装备保障力量为基础。未来装备保障力量模块化编组是装备保障力量发展的趋势, 加之战时装备保障力量是按照群—队—组的形式区分编组装备保障力量的, 因此, 该规划系统中将装备保障力量划分为装备保障力量单元, 并以装备保障力量单元为基本研究对象。

2 系统基本功能

对装备保障而言, 装备保障任务规划系统的基本功能是根据装备保障能力和装备保障任务地域地理环境、威胁环境等因素, 为装备保障任务目标规划出满足要求的保障力量与保障路径, 并可以根据需要进行局部重新规划。为确保装备保障过程中装备保障力量的有效利用和任务的完成, 一般需要多种装备保障力量单元进行协同, 因此对于装备保障任务规划系统而言, 协同功能尤为重要。其主要功能包括:

2.1 系统内的多装备保障力量单元保障任务规划与分配

将保障任务按重要性、紧迫性进行区分, 按照保障任装备保障力量单元在保障地域的分布, 调配相应的装备保障力量单元。例如:有M个装备保障力量单元要对N个保障任务目标进行保障, 如何对这些装备保障任务进行分配要根据保障效能以及目标的重要程度进行合理分配。首先任务规划系统按照重要性与紧迫性选取任务目标进行保障, 并确定任务目标的保障顺序及任务路径。

2.2 装备保障力量单元间共享资源的协调

为完成所分配的任务, 合理地将系统中的共享资源 (如通用工具子系统、技术人员、通信、控制系统以及各种信息等) 分配给各个装备保障力量单元。这要求装备保障力量单元具有较强的数据通信能力以及数据融合的能力, 以便装备保障力量单元之间要进行最低限度的通信, 既能实现相互协同, 又能保证隐蔽性, 不容易被敌方侦察和干扰。

2.3 多装备保障力量单元之间的协同任务路径规划

在装备保障过程中, 当某个装备保障力量单元被指派去完成某个确定的装备保障任务, 二者之间的能力与需求关系是确定的, 那么装备保障力量单元如何到达装备保障任务地点即选择机动路径就十分重要。规划系统根据保障任务地域环境, 综合评估战场威胁、通行条件、任务时间、通信条件等, 规划装备保障任务路径。同时, 在任务路径规划过程中, 需要做好装备保障力量单元之间的协同, 避免多个装备保障力量单元进行同一个保障任务等造成的保障力量局部过剩、重要保障任务目标装备保障力量稀缺的现象。

2.4 多装备保障力量单元之间的协同控制

主要指多装备保障力量单元在机动途中的协调控制, 避免装备保障局部过度集中造成目标过大, 及共同完成某项任务时力量单元之间的协调操纵及其控制。

3 多保障力量单元协同任务规划系统的体系结构

在复杂多变的战场环境中, 装备保障任务规划系统的体系结构在很大程度上决定着系统作战的效率和灵活性, 体系结构的选择应能使系统满足良好的伸缩性、高鲁棒性、高可靠性、快速反应能力、动态重构能力以及容错能力等要求。

多装备保障协同任务规划系统的体系结构主要分为集中式控制和分布式控制两类系统。

如图2所示, 集中式控制系统的特点是由唯一的任务指控中心对整个系统进行控制。在集中式控制系统中, 任务规划功能集中在任务指控中心, 装备保障力量单元仅具有底层控制功能。但集中式控制可靠性低、通信延迟、计算量大、消耗时间长、缺乏鲁棒性。

如图3所示, 分布式控制系统的特点是各装备保障力量单元具有完全的控制功能, 能够独立的规划任务与底层控制, 并可通过各装备保障单元之间的通信来实现任务协同规划。但在现有技术水平上, 装备保障平台在态势评估和决策能力上还远远不能与人的能动性相提并论, 人依然是整个系统中的关键决策因素。因此, 分布式控制系统很难实现系统真正的协同和获得最大整体效能。

为了更有效地实现多装备保障单元协同保障, 一种新型的分布/集中混合式体系结构被提出, 如图4所示。分布/集中混合式体系结构综合分布式控制系统和集中式控制系统的优点, 能够更好地发挥装备保障单元自主与集中指挥的互补优势以及保障人员的主观能动性。在分布/集中混合式体系结构中, 装备保障力量单元在执行任务之前, 先由任务指控中心通过预先规划为装备保障力量单元提供一个初始任务计划;在装备保障执行任务中, 装备保障力量单元在系统控制下按计划执行任务;当战场态势发生变化时, 装备保障力量单元自主决策, 各装备保障单元之间通过相互间通信实现保障任务协同, 并将协同结果传送给任务指控中心, 任务指控中心将对装备保障自主决策的结果进行评估, 决定是否对其进行干预。

在分布/集中混合式体系结构中, 任务指控中心可以是陆基、舰基, 也可以综合到空中指控中心。它的主要任务是对多个装备保障单元进行初始任务规划, 并负责在任务执行过程中对装备保障单元进行监控, 任务指控中心具有对装备保障控制的最高优先权, 可随时与每个装备保障单元进行通信, 并能随时调整每个装备保障单元的任务规划。各装备保障力量单元之间具备完全对等的独立分析、规划及协调能力, 能根据分配到的任务目标进行数据收集、数据分析和任务规划。

4 装备保障力量单元任务规划系统

装备保障力量单元任务规划系统主要组成和逻辑结构如图5所示, 其核心组成和主要功能包括信息融合、威胁建模、态势评估、路径规划等子系统。

4.1 信息融合子系统

所谓信息融合, 就是利用计算机技术对获得的若干传感子系统数据在一定准则下加以自动分析、综合, 以获取决策与任务规划所需的信息而进行的信息处理过程。多传感子系统是信息融合技术的基础, 多源信息是信息融合的加工对象, 协调、优化是信息融合的核心。

装备保障力量单元为了获得“全方位”的测量信息, 一般载有高度表、温度计、GPS、激光测距仪等多种传感子系统, 所测量的信息不仅包括机动平台本身的位置、速度、运行状态, 还包括机动平台所处的外部环境信息, 如地形地物、气象等, 并且将这些参数反馈至机动平台计算机, 规划并控制平台的任务路径。要使这些传感子系统协同起来为实现这一目标共同工作, 就必须对多传感子系统信息进行融合。目前, 比较成熟的多传感子系统信息融合方法有卡尔曼滤波、加权平均、贝叶斯估计、统计决策等。

4.2 威胁建模子系统

该系统主要根据已知威胁系统信息, 参照威胁数据库和地形数据库, 对反映威胁状态的空间分布进行描述, 即生成威胁空间, 主要是由分布于地面上的障碍、敌步兵和武器子系统形成的、对保障单元具有威胁性的攻击或杀伤区等。广义地讲, 威胁空间不仅包括障碍与地面高炮的火力障碍, 而且还包括敌方空中拦截力量、预警机雷达、各种气象因素和人工障碍等造成的对保障安全具有威胁性的空间区域;尔后结合装备保障力量单元的特性与能力, 对威胁空间的每一点进行威胁级别的判定处理, 以满足威胁评估、路径规划的要求。

4.3 态势评估子系统

为了正确、可靠、高效地完成复杂的保障任务, 就必须首先对战场的态势进行评估。态势评估以军事知识和军事经验为基础, 自适应地对急剧动态变化的战场场景进行监控, 按照军事专家的思维方式和经验, 自动对多源数据进行分析、推理和判断, 做出对当前战场情境合理的解构, 为军事指挥员提供较为完整准确的当前态势分析报告。态势威胁评估是一个涉及不确定性的信息融合的推理和决策过程, 可采用的方法一般有基于统计理论的经典推理、贝叶斯推理和D-S证据推理;有基于知识的专家系统、黑板模型等方法;还有近年来发展很快的模糊集合理论、神经网络、遗传算法等。

4.4 任务路径规划子系统

任务路径规划是指在特定约束条件下, 寻找从初始点到目标点, 并且满足某种性能指标最优的运动轨迹。装备保障路径规划是以实现地形跟随、地形回避和威胁回避为手段, 利用地形和敌情等信息, 规划出生存率较高的任务路径。装备保障力量单元路径规划系统是保障任务规划系统的核心, 主要实现装备保障力量单元路径规划、冲突检测与消解以及选择性管理等, 其主要难点在于如何在不确定性战场环境下出现突发威胁源或突发事件时, 规划系统能够根据态势评估结果对任务路径作出实时重新规划, 并实现冲突检测与消解。

5 多装备保障力量单元协同任务规划系统的逻辑结构

根据多装备保障协同任务规划系统的层次特性, 多装备保障协同任务规划系统如图6所示, 其组成部分包括信息融合、威胁建模、态势评估、任务目标分配、任务协调、任务路径规划等子系统, 其中目标分配、任务协调及任务路径规划子系统为其核心部分。与单装备保障力量单元任务规划系统相比, 信息融合、威胁建模、态势评估3部分功能基本相同, 主要增加了目标分配和任务协调两部分, 并且在保障路径规划部分更加注重新规划的协同性。主要介绍一下目标分配子系统、任务协调及保障路径规划等3个子系统。

5.1 保障任务分配子系统

在多装备保障力量单元协同保障过程中, 不可避免地要面临多保障力量单元协同的多任务分配和编队配置问题。多装备保障力量单元协同保障的任务分配问题就是确定哪些装备保障力量单元完成哪些保障任务, 并对装备保障单元编队、设计其路径, 使得整个装备保障系统的保障效能最高, 保障代价最小等。任务分配子系统从路径规划子系统获得各装备保障单元对各个保障任务的预估路径代价和需要耗费的时间范围, 按照保障任务要求确定协调分配方案, 将保障目标分配给各保障力量单元。

5.2 任务协调子系统

任务协调子系统的主要协调管理多个装备保障力量单元协同完成任务, 使多个装备保障力量单元达到时域和地域上的协同, 协调的关键是所有装备保障单元在时间上同时达到目标点。

当战场环境发生变化时, 导致某些装备保障力量单元无法继续按原定规划完成任务时, 应当实时调用保障路径规划子系统, 协调各装备保障力量单元的任务路径, 协调管理装备保障力量单元, 确保规划的有效执行。

在多装备保障单元协同任务规划系统的逻辑结构中, 虽然任务分配子系统和任务协调子系统都需要任务路径规划子系统进行有关的保障路径规划, 但它们对任务路径规划的要求和针对的环境是不同的。任务分配子系统需要了解所有装备保障力量单元对保障任务目标的路径代价, 而非具体的环境细节与装备保障力量单元的机动性能, 主要要求快速获得装备保障力量单元的任务路径代价和耗费时间。而任务协调子系统只需要得到需要协调的与重新规划的任务路径的路径代价, 需要比较细致和较具体的环境信息, 要求考虑各种约束条件 (机动性能、通行条件等) , 其要求规划的粒度比较细, 并获得对装备保障来说顺畅可行的保障路径代价和相应的运行时间。

5.3 任务路径规划子系统

任务路径规划子系统是任务规划系统的核心, 主要实现多装备保障力量单元的协同任务路径规划、冲突检测与消解等。根据装备保障任务的约束条件、装备保障力量单元能力以及战场环境等因素, 同时为多个装备保障力量单元设计完成保障任务的多条保障路径, 并实现保障力量单元在空间和时间上的协调一致。

6 结语

装备保障任务规划是充分发挥多装备保障力量单元协同保障优势、保持任务复杂性与装备保障能力之间良好协调性的关键问题, 是一个复杂的多约束、多目标优化与决策问题。首先对装备保障任务规划系统的本质进行了深入分析;接着在分析未来装备保障任务的基础上, 构建了分布/集中混合式多装备保障力量单元协同任务规划系统体系结构;最后研究了单装备保障力量单元任务规划系统和多装备保障单元协同任务规划系统的逻辑结构。

参考文献

[1]李舜志, 吴明曦.军事装备保障学[M].北京:军事科学出版社, 2009.

[2]程路尧, 朱建冲, 蔡纪伟.航空装备保障任务规划系统体系结构研究[J].兵工自动化, 2008 (11) :26-28.

无人机任务规划现状及未来发展趋势 第8篇

未来体系化作战不断推进, 战场地形环境、火力威胁、气象威胁等因素使无人机的飞行航路决策变得非常复杂, 一套完善的任务规划系统对无人机规避各种威胁, 准确实施攻击或侦查任务来说是必不可少的。同时在执行任务时往往需要集团作战, 各飞机间的指挥和协调工作都将由任务规划系统来完成, 任务规划功能的优劣对于无人机群执行任务能力的影响是巨大的, 因此任务规划系统和任务规划技术需要主动的适应未来作战需求和装备使用特点, 发展趋势如下:

一、进行通用化的软件架构设计

任务规划软件架构设计在很大程度上决定着任务规划系统的可扩展性、稳定性和技术先进性, 显著影响任务规划工作的成效。任务规划软件架构的主要工作是确定软件层级, 每一层的职责和模块组成, 层级之间的接口、传输协议和标准, 以及每一层级上所采用的技术框架。根据美军JMPS设计理念, 通用化的任务规划系统应具备通用的运行平台、标准的基础服务、兼容的数据格式、规范的界面布局、一致的操作习惯和统一的显示风格, 具备对不同型号的单架或多架无人机的规划能力, 便于无人机作战的信息共享和联合控制, 满足未来无人机“一站控多机、一机多站控”的发展需求。

二、实现多元、实时的作战信息保障

任务规划作为信息化系统, 最重要的就是对信息的需求。信息化作战的实质是信息与火力有效的结合, 任务规划技术就是这种结合的具体体现。战场信息有多大力度的保障, 任务规划技术就能发挥多大的作战效果。在高对抗的战场环境下, 敌我双方的作战态势随时都在发生变化, 如果不能准确掌握这种变化, 任务规划就成了纸上谈兵, 毫无用武之地。任务规划的背后是大量的信息获取和精确、复杂的信息处理过程, 作战信息保障成为了任务规划系统发挥作用最重要的前提, 规划安全可靠的航迹和有效实用的作战计划离不开基础地理、气象、情报、航管、目标保障等各类信息。将这些信息接入任务规划系统, 可视化地呈现给规划人员, 是无人机实现从平台中心独立作战向网络中心体系作战转变的关键。

三、能够进行动态实施规划

虽然预先规划在任务开始前为无人机制定出了详细的任务规划, 但任务开始后随着战场态势不断变化, 需要对受到影响的无人机的任务规划进行动态实时调整。在战时, 复杂的体系对抗作战环境和快速的攻防转换决定了任务规划系统必须具有高实时性才能满足作战需求。战场环境是动态变化的, 障碍、威胁等环境因素会随时发生变化, 预先规划好的航迹在任务执行时可能因为环境的变化而不再适用, 需要通过任务规划技术及时处理新出现的威胁和变化中的环境信息, 使重新规划后的航迹或重新分配后的任务目标更加合理和有效, 这就需要嵌入式自动的航迹规划和任务分配算法作为支撑。

四、能够进行联合协同规划

多军兵种的联合作战将成为未来主要的作战样式, 其特点是以作战任务为中心, 把广域分布、动态部署的作战系统实时联动、集成, 产生有效的整体作战能力, 实施快速精确打击。在高度对抗的体系化作战环境下, 单架无人机已经难以甚至不能发挥有效作战效果, 只有通过任务规划技术, 实现无人机与其他武器之间的联合和协同, 才能获得最大的作战效果。目前的任务规划系统主要侧重研究单架无人机的任务规划, 为提高无人机作战效能, 未来一站多机及有人机/无人机协同作战是必然趋势, 因此需要任务规划系统具有协同规划能力, 实现多个飞行平台在时域、空域和频域上的一致性, 确保协同规划的安全性和协同任务的作战需求。

五、具有智能自主规划

在高对抗的体系作战环境下, 战场信息瞬息万变, 攻防转换速度加快, 需要任务规划系统能够根据情况变化, 自主地进行作战方案的调整或重规划, 减少人工参与并降低对其他系统 (例如数据链路) 的依赖程度, 实现智能化的自主规划。例如当空战型无人作战飞机出现后, 其作战行动显然难以完全通过地面的规划系统实施引导和控制, 无人机必须具有机载自主决策能力, 此时的任务规划系统将不仅仅局限在地面, 而是由地面和机载两套任务规划系统组成。智能自主规划的实现需要人工智能技术的进一步发展, 它是任务规划的终极目标。

参考文献

[1]邢立宁, 陈英武.任务规划系统时间研究综述[J].火力与指挥控制, 2006, 31 (4) :1-4.

[2]胡中华, 赵敏.无人机任务规划系统研究及发展[J].航天电子对抗, 2009, 25 (4) :49-52

任务规划 第9篇

关键词：导航卫星,星地时间同步,任务规划,综合评价

本文著录格式:[1]赵黛岩, 孙剑伟.星地时间同步任务规划综合评价技术研究[J].软件, 2014, 35 (1) :60-64

0 引言

全球卫星导航系统规划调度就是根据导航卫星当前的资源状况、外部环境及其他约束条件, 安排执行各种动作并分配星地资源, 完成各类任务, 以维持全球卫星导航系统正常运行和较高的导航精度。系统中多类任务的实现完成均依赖于星地时间同步任务, 可见星地时间同步任务规划是对卫星导航系统的运行控制进行策划管理的核心问题[1]。针对星地时间同步任务规划进行综合的评价可以为优化卫星系统资源配置提供依据, 也可为系统的顶层设计和方案论证提供决策支持。

目前, 国外学者已针对地面观测系统提出了相应的评价指标[2], 并评价了近地轨道卫星任务调度问题中的地面站资源调度结果[3];国内学者对卫星系统效能评价[4,5,6,7]、任务规划调度算法评价[8]以及地面站资源配置优化[9,10,11]方面进行了研究, 都具有一定的参考价值。然而, 这些比较和评价工作并不能直接指导导航卫星的具体规划, 同时由于缺乏标准的测试数据和统一的评价指标, 对于导航卫星星地时间同步任务规划还没有形成规范的评价方法。因此, 深入研究导航卫星星地时间同步任务规划的综合评价技术, 是导航卫星任务规划领域进一步发展的客观要求, 具有十分重要的理论和实际意义。

本文研究导航卫星星地时间同步任务规划的综合评价技术, 设计并实现一个综合评价方案。首先建立了针对星地时间同步任务规划的评价指标体系, 其次综合采用层次分析法和模糊数学的评判理论, 结合评价指标体系, 开展一系列仿真与研究, 创建了一个统一的问题求解框架, 并解决了指标体系、评价方法、仿真分析计算的关键问题。

1 星地时间同步任务规划评价指标体系

评价指标体系是对星地时间同步任务规划进行综合评价的依据, 评价指标体系是否合理、完整、无冗余, 直接关系到最后的评价结果。同时, 评价指标体系应该既能反映实际问题对评价对象的功能需求, 又能反映不同层次指标间的相互关系。

本文在充分研究导航卫星星地时间同步任务规划实际问题的基础上, 结合任务需求及资源配置特点对任务规划中各方面情况进行抽象, 形成相应的评价指标, 并将任务规划的评价指标进行层次分解, 建立导航卫星星地时间同步任务规划评价指标体系, 如图1所示。

导航卫星星地时间同步任务规划评价指标体系分为三层:第一层为综合评价层, 表示对星地时间同步任务规划的综合评价。第二层为要素层, 表示任务规划评价的三个要素, 其中任务满足度可以评价导航卫星星地时间同步任务的完成情况;资源利用率可以评价资源设备提供的服务能力能否满足导航卫星系统的服务要求以及资源是否利用均匀;规划性能可以评价选择的调度算法是否对该场景样本高效。第三层为指标层, 包含对星地时间同步任务规划具体评价的各项基础指标, 其具体定义计算在下文中分别进行详细描述。

1.1 任务方面基础指标定义

(1) 卫星可见弧段总利用率

星地可见弧段, 即在同一空间坐标系下, 卫星相对于地面站之间仰角大于零的卫星运行轨迹集合, 如图2所示。在此轨迹下卫星与地面站可以相互观测到。

从整个卫星系统的任务调度方面考虑, 卫星可见弧段总利用率即指所有卫星在规划周期内进行星地跟踪的任务弧段与总的星地可见弧段的比值。

设STtsv为场景配置单颗卫星与地面站可见总时间, STpsv为任务规划单颗卫星与地面站交互总时间。则记卫星可见弧段总利用率:

(2) 卫星最大跟踪间隔均值

对于星地时间同步任务, 各颗卫星进行星地跟踪的时间间隔不应超出固定时限, 记任务规划的单星最大跟踪间隔为SIMAX。

(3) 卫星服务均衡度

卫星服务均衡度的定义计算依赖于单星服务比重, 单星服务比重是任务规划一颗卫星的服务时间在系统规划总服务时间所占的比例, 即任务规划中单星与地面站可见时间与规划周期内所有卫星与地面站交互总时间的比值。则记单星服务比重:

卫星服务均衡度指星地时间同步任务中各星服务的均衡程度。利用卫星系统中所有单星服务比重的均方差表示。则记卫星服务均衡度:

1.2 资源方面基础指标定义

(1) 地面资源利用率

从整个系统中地面站利用方面考虑, 指地面站进行星地跟踪服务的时间与规划周期的比值。

设STtgv为场景配置单个地面站与卫星进行跟踪服务的总时间, T为规划周期时间, n为规划场景中地面站数目。则记地面资源利用率:

(2) 地面资源负荷均衡度

即任务规划单站与卫星进行跟踪服务时间与规划周期内所有卫星与地面站交互总时间的比值。则记地面资源负荷均衡度:

(3) 站内设备负荷均衡度

主控站作为地面控制段的核心, 有多个设备用与卫星交互工作, 评价站内设备的负荷是否均衡有利于优化站内的设备配置。

设STpdv为主控站单设备服务时间, 则记单设备服务比重:

即地面站主控站中某一个设备为卫星所提供的服务时间与主控站为卫星所提供总服务时间的比值。

则站内设备负荷均衡度

1.3 性能方面基础指标定义

(1) 规划时间

记进行星地时间同步任务规划的运算时间为规划时间PT。

(2) 空间需求

记进行星地时间同步任务规划运行时所用内存大小的均值为空间需求SP。

2 基于模糊评判理论的综合评价模型

由于星地时间同步任务规划的综合评价具有问题复杂、不确定性强的特点, 评价中需要解决定量指标的归一化以及确定不同指标的权重两个问题。对于前者使用模糊向量的方法, 后者采用层次分析法来解决。因此, 本文引入多层次模糊综合评判方法, 建立了综合评价模型, 其总体框架如图3所示。评价过程如下:

(1) 在详细定性和定量分析的基础上, 确定主要的评价指标并确立评价指标的层次结构, 建立评价指标体系;

(2) 分析同层指标间的相互关系, 考察各指标对上层指标的贡献和重要程度, 利用层次分析法及各领域专家的咨询结果确定体系中各层的权重向量;

(3) 确定模糊综合评判法的备择集, 根据指标的物理含义和相互间关系, 选用相应的指标聚合模型, 计算所有定量指标相对于备择集元素的模糊向量;

(4) 对上述模糊向量构造指标层因素的单因素评判矩阵, 通过逐层、逐级指标的综合, 最终得到导航卫星星地时间同步任务规划的综合评价。 (图3)

2.1 层次分析法确定权重

权重代表了星地时间同步任务规划评价指标体系中各个指标对其描述对象的影响程度, 是进行综合评价的关键。本文利用层次分析法 (Analyrtical Hierarchy Process, AHP) 来确定各项指标的权重, 保证指标权重的有效性和实用性, 步骤如下:

(1) 构造评判矩阵

根据同一层次各指标之间重要程度的两两比较结果, 利用Saaty提出的9段标度方法[12]构造判断矩阵。9段标度表如表1所示:

(2) 计算权重

构造相应的判断矩阵A。求得矩阵A对应于最大特征值λmax的特征向量为W, W经归一化后即为该层次各个指标的权重ω。

2.2 模糊向量计算

为了求得指标的模糊向量, 首先必须求出指标的模糊满意度。设模糊满意度级别数为N, 用X1, X2…Xn分别表示满意度从高到低的级别, 即X1表示满意度最高, Xn表示满意度最低。由实验统计值根据单项指标的数据变化范围, 给出与各满意度级别相应的模糊集隶属函数。例如卫星最大跟踪间隔均值, 它是越小越好型指标, 可设满意度级别为{非常好, 较好, 中等, 较差, 非常差}五级。本文中, 采用三角模糊数对指标的隶属度进行计算, 图4所示为越小越好型指标的隶属函数图形。

3 仿真实例

为验证本文提出评价方案的可行性与有效性, 下面对一个导航卫星星地时间同步任务规划仿真系统中生成的规划结果运用该方案进行综合评价。

3.1 规划仿真场景数据

仿真场景中包括10颗卫星 (见表1, 卫星轨道参数表) , 3个地面站 (见表2, 地面站参数表) , 调度算法采用精英蚁群算法。

注:偏心率与近地点角均为0

对上述测试数据进行规划获得规划结果后, 按照第1节给出的计算公式, 得到各个基础指标的指标值。

3.2 计算权重

以第二层要素层为例, 任务满足度、资源利用率及规划性能三个指标在9段标度表中的重要程度依次为7、3、1, 利用AHP层次分析法计算可得到要素层三个指标的权重, W= (0.68, 0.23, 0.09) 。三个要素对应的指标层的权重也依次计算得出。

3.3 确定隶属度与模糊向量

针对各指标的不同属性, 运用模糊数学方法确定各指标的隶属度和模糊向量。评分集合为5级, 分别为{非常好, 较好, 中等, 较差, 非常差}, 即V={非常好, 较好, 中等, 较差, 非常差}。

根据多次实验规划的统计结果及2.2节中所述方法, 可得到任务满足度、资源利用率及规划性能三个要素中各个指标的隶属度向量, 从而得到各个隶属度矩阵。在此以任务满足度中卫星可见弧段总利用率为例, 其隶属度向量:

D11= (0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 0.95) 。

3.4 模糊综合评价

首先根据公式Ri=Wi•Di求出D到V的一级模糊变换, 设S为导航卫星星地时间同步任务规划的满意度隶属向量, 用R1, R2, R3构造单因素评价矩阵R, 考虑权重因素, 进行二级模糊综合评价:

S=W•R= (0.58, 0.1, 0.12, 0.19, 0.01) 。

从结果上看, 根据最大隶属度原则及评分集合:V={非常好, 较好, 中等, 较差, 非常差}, 有58%的人认为非常好, 10%的人认为较好, 12%的人认为中等, 19%的人认为较差, 1%的人认为非常差。其中最大隶属度为0.58, 则此次星地时间同步任务规划情况属于非常好, 综合评价结果图如图5所示。

4 结束语

城市基础设施工程规划的范畴与任务 第10篇

(1) 调查研究各项城市基础设施的现状和发展前景, 抓住主要矛盾和问题, 制定解决问越的对策和措施。 (2) 明确城市基础设施工程系统的发展目标与规模, 统筹各专业工程系统的建设, 制定分期建设计划, 有利于建设项目的落实和筹建。 (3) 合理布局各项工程设施, 最大限度地利用现有设施, 及早预留和控制发展项目的建设用地和空间环境。 (4) 对建设地区的工程设施进行详细规划, 做出具体布置, 作为工程设计的依据, 有效指导工程设施的实施建设。 (5) 进行城市工程管线综合规划和建设用地竖向工程规划, 协调各项城市基础设施建设, 合理利用城市空中、地面、地下等各种空间, 确保各种工程设施布置和工程管线安全畅通。

2 城市基础设施工程规划的范畴

2.1 城市交通工程规划

根据城市现状交通状况和增长趋势, 结合区域交通发展规划, 预测城市在规划期内的城市航空、水运、铁路、道路等各类交通量。进行城市对外交通设施和市内交通设施规划, 确定城市空中、地面、地下、水上等各种航空港、铁路站场、港口、长途汽车站、公路枢纽等对外交通设施的规模、等级、位置, 合理布置城市轨道交通设施和线路、城市道路系统和各类静态交通设施。

2.2 城市给水工程规划

根据城市和区域水资源的状况, 最大限度地保护和合理利用水资源, 合理选择水源, 进行城市水源规划和水资源利用平衡工作。确定城市自来水厂等给水设施的规模、容量。科学布局给水设施和各级给水管管网系统, 确定输配水管走向、管径和必要的管网平差, 选择管材和敷设方式, 满足用户对水质、水量、水压等要求。制定水源和水资源的保护措施。

2.3 城市排水工程规划

根据城市自然环境和用水状况, 确定城市排水制度, 划分排水区域, 估算雨水、污水总量;合理确定规划期内污水处理设施的规模、容量、位置、用地范围, 雨水排放设施的规模与容量;科学布局污水处理厂 (站) 等各种污水处理与收集设施、排涝泵站等雨水排放设施, 确定雨水管渠、污水管道的走向、管径、出口位置。制定水环境保护、污水利用等对策及措施。

2.4 城市供电工程规划

结合城市和区域电力资源状况, 确定城市用电标准, 预测计算城市用电量和用电负荷, 进行城市电源工程规划, 确定城市输、配电设施的规模、容量、数量、位置, 确定城市电网电压等级和层次;科学布局变电所 (站) 等变配电设施和输配电网络;确定电力线路的走向, 回数及敷设方向;制定各类供电设施和电力线路的保护措施。

2.5 城市燃气工程规划

结合城市和区域燃料资源状况, 选择城市燃气气源, 确定城市燃气用气对象和标准, 预测、计算规划期内各种燃气的用气量;进行城市燃气气源工程规划, 确定各种供气设施的规模、容量数量、位置、用地;选择并确定城市燃气管网系统, 科学布置气源厂、气化站等产、供气设施。

2.6 城市供热工程规划

根据当地气候、生活与生产需求, 确定城市集中供热对象, 供热标准、供热方式。预计、计算城市热负荷, 选择热源, 进行城市热源工程规划, 确定城市热电厂、热力站等供热设施的数量、容量、位置、用地。

2.7 城市通信工程规划

结合城市通信实况和发展趋势, 确定规划期内城市通信的发展日标, 预测通信需求;合理确定邮政、电信、广播、电视等各种通信设施的规模、容量、数量、用地;科学布局类通信设施和通信线路, 确定通信线路的位置、管孔数、敷设方式;制定通信设施综合利用对策与措施, 以及通信设施的保护措施。

2.8 城市环境卫生工程规划

根据城市发展目标和城市布局, 确定城市环境卫生设施配置标准和垃圾集运、处理方式;预测城市固体废弃物产量, 合理确定主要环境卫生设施的数量、规模;科学布局垃圾处理场等各种环境卫生设施, 制定环境卫生设施的隔离与防护措施。提出垃圾回收利用的对策与措施

2.9 城市防灾工程规划

根据城市自然环境、灾害区划和城市地位, 确定城市各项防灾标准, 合理确定各项防灾设施的等级、规模。科学布局各项防灾设施;组织城市防灾生命线工程系统;充分考虑防灾设施与城市常用设施的有机结合, 制定防灾设施的统筹建设、综合利用、防护管理等对策与措施。

2.1 0 城市工程管线综合规划