專利名稱：基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計算機決策支持技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
遙操作被廣泛地應(yīng)用于航空航天、機器人巡檢和實時遠程控制等領(lǐng)域。目前，為提高遙操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性，研究人員從網(wǎng)絡(luò)傳輸時延和控制方法兩個方面進行研究。對于前者，提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和最大熵等對往返時延進行預(yù)測的方法；對于后者，提出了基于虛擬現(xiàn)實的視覺反饋控制以及事件預(yù)演等的控制方法。以上研究雖然具有一定的效果，但是并未從遙操作任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化的角度進行考慮。基于此，如果使用一種相對漸優(yōu)的順序執(zhí)行任務(wù)系列，則可以減少遙操作系統(tǒng)中任務(wù) 總體的執(zhí)行時間。針對上述問題，本文將漸進的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法應(yīng)用于遙操作系統(tǒng)中。該方法首先將任務(wù)劃分成物理空間上緊鄰的物理類；然后在任意物理類中，根據(jù)任務(wù)之間的邏輯關(guān)系，再將該類劃分成ー些邏輯類；最后求解任一邏輯類內(nèi)的漸進路徑，井根據(jù)均值向量，求解所有任務(wù)的漸進序列。從而實現(xiàn)任務(wù)執(zhí)行的優(yōu)化，以提高遙操作的效率并降低系統(tǒng)的風險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供ー種基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法，用于減少任務(wù)執(zhí)行時間以及提高遙操作系統(tǒng)的效率。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，ー種基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法，其特征是所述方法包括步驟I :將系統(tǒng)中所有待執(zhí)行的任務(wù)表示為任務(wù)向量Taski = (Xi, Yi, Oil,
oi2,. . . oim);其中，Taski為第i項待執(zhí)行任務(wù)的任務(wù)向量，(Xi, Yi)為第i項待執(zhí)行任務(wù)的坐標，Qik為第i項待執(zhí)行任務(wù)的第k個待執(zhí)行操作,O ^ k ^ m, m為第i項待執(zhí)行任務(wù)的待執(zhí)行操作的總數(shù)，I ^ i ^ η, η為待執(zhí)行任務(wù)的總數(shù)；步驟2 :根據(jù)待執(zhí)行任務(wù)的坐標，計算任意兩個任務(wù)向量之間的距離も，井形成距
ゴ11 ^12 ■ ■ ■
離矩陣Z)=も1 22 " 2η ;其中，du表示任務(wù)向量Taski和任務(wù)向量Taskj.之間的距
β-η\ dn2 ... dnn _
離，且當i = j時，dij = O ;步驟3 :利用任務(wù)向量之間的距離計算每ー個任務(wù)向量的密度，其計算公式為
權(quán)利要求
1.一種基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法，其特征是所述方法包括 步驟I :將系統(tǒng)中所有待執(zhí)行的任務(wù)表示為任務(wù)向量Taski = (Xi, yi； Oil, oi2, . . . oim)；其中，Taski為第i項待執(zhí)行任務(wù)的任務(wù)向量，(Xij7i)為第i項待執(zhí)行任務(wù)的坐標，Oik為第i項待執(zhí)行任務(wù)的第k個待執(zhí)行操作，0 < k < m，m為第i項待執(zhí)行任務(wù)的待執(zhí)行操作的總數(shù)，i < n，n為待執(zhí)行任務(wù)的總數(shù)； 步驟2 :根據(jù)待執(zhí)行任務(wù)的坐標，計算任意兩個任務(wù)向量之間的距離Clij，并形成距離矩 dn ■ ■ ■ dln陣D= dl1 dl2 - dln ;其中，Clij表示任務(wù)向量Taski和任務(wù)向量Taskj之間的距離，且 J^nl dn2 ... dnn _當 i = j 時，dij = 0 ; 步驟3:利用任務(wù)向量之間的距離計算每一個任務(wù)向量的密度，其計算公式為D =_I_.! $ —丄’其中，Di為任務(wù)向量Taski的密度； \ + eMJ*1 dij 步驟4:利用任務(wù)向量之間的距離和任務(wù)向量的密度計算任意兩個任務(wù)向量之間的相似度，并形成物理相似度矩陣；其中，任意兩個任務(wù)向量之間的相似度的計算公式'1， j = i為S11 = J\_ x _I_ / #,+ ; Si」為任務(wù)向量Taski和任務(wù)向量Taskj之間的相似度，Msd -士， .1 + e dij夕11 ^12 物理相似度矩陣為S= ^21 ^22 +++、；Msd = rmxD，v vv \<i<nL 1 n2 +.. ^nn _ 步驟5 :將物理相似度矩陣變換成易計算物理矩陣；具體是將物理相似度矩陣每行的最大值用I替換，每行的第二大值用2替換，每行的第三大值用3替換，依此類推； 步驟6 :采用物理聚類算法將任務(wù)向量聚合成不同的物理類； 步驟7 :針對每一個物理類，求解出任意任務(wù)向量之間的邏輯相似度并形成邏輯相似度矩陣； 步驟8 :將邏輯相似度矩陣變換成易計算邏輯矩陣；具體是將邏輯相似度矩陣每行的最小值用I替換，第二小值用2替換，第三小值用3替換，依此類推； 步驟9 :采用邏輯聚類算法將每個物理類中的任務(wù)向量聚合成不同的邏輯類； 步驟10 :針對任意一個邏輯類，求解出任務(wù)向量之間的偏離角度矩陣； 步驟11 :根據(jù)漸進路徑算法，利用偏離角度矩陣求解出每個邏輯類的漸進路徑； 步驟12 :將每一個邏輯類的任務(wù)向量的均值作為邏輯類均值任務(wù)向量，重復(fù)步驟7-步驟11求解類間的漸進路徑，最終求得所有待執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法，其特征是所述采用物理聚類算法將任務(wù)向量聚合成不同的物理類的具體過程是步驟601 :在易計算物理矩陣中，找到所有滿足條件Sij = Sji = 2的元素,將Sij和Sji分別置I,即令Sij = Sji = I,從而將任務(wù)向量Taski和任務(wù)向量Taskj聚合為同一個物理類； 步驟602 :如果存在未被聚合的任務(wù)向量，則將易計算物理矩陣中的大于等于2的元素值減1，而后返回步驟601 ;如果不存在未被聚合的任務(wù)向量，則本過程結(jié)束。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法，其特征是所述求解出任意任務(wù)向量之間的邏輯相似度并形成邏輯相似度矩陣具體是 步驟701 :利用公式
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法，其特征是所述采用物理聚類算法將任務(wù)向量聚合成不同的物理類，具體過程是 步驟901 :在易計算邏輯矩陣中，找到所有滿足條件smae =smea =2的元素,將smae和sme a分別置I,即令sma 0 = Sm0 a = I,從而將任務(wù)向量α和任務(wù)向量β聚合為同一個邏輯類； 步驟902 :如果存在未被聚合的任務(wù)向量，則將易計算邏輯矩陣中的大于等于2的元素值減1，而后返回步驟901 ;如果不存在未被聚合的任務(wù)向量，則本過程結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法，其特征是所述求解出任務(wù)向量之間的偏離角度矩陣具體是 步驟1001 :利用公式
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法，其特征是所述利用偏離角度矩陣求解出每個邏輯類的漸進路徑具體是 步驟1101 :令E = IciC^l彡i, j彡k, i古j}表示偏離角度矩陣構(gòu)成的完全有向圖的邊的集合，并設(shè)定A= ct ;其中，CiCj為偏離角度矩陣的元素構(gòu)成的完全有向圖的邊；k為邏輯類內(nèi)的任務(wù)向量的個數(shù)；集合A用于存放處理后的完全有向圖的邊，該處理后的完全有向圖的邊即為優(yōu)化順序后的任務(wù)向量； 步驟1102 :在集合E中找到取值最小的邊ChCp ； 步驟1103 :將所述取值最小的邊ChCp加入集合A，并將該邊ChCp與邊CpCh從集合E中刪除，即有A = A+{chcp}, E = E-{chcp, cpch};此外,還要刪除集合E中所有形如chcx與cxcp的邊，其中Cx表示完全有向圖中的任意頂點； 步驟1104 :判斷集合A中的元素個數(shù)，如果集合A中的元素個數(shù)小于k-1，則返回步驟.1101 ;否則，執(zhí)行步驟1105 ； 步驟1105 :以集合A中的完全有向圖的邊作為漸進路徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了計算機決策支持技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于遙操作的任務(wù)執(zhí)行順序優(yōu)化方法。包括將系統(tǒng)中的任務(wù)用向量表示；計算任意兩個任務(wù)向量之間的物理距離并形成距離矩陣；計算任意任務(wù)向量的密度；計算任意任務(wù)向量的物理相似度矩陣；將物理相似度矩陣變換成易計算物理矩陣；將任務(wù)向量聚合成不同的物理類；計算任意向量之間的邏輯相似度并形成邏輯相似度矩陣；將邏輯相似度矩陣變換成易計算邏輯矩陣；將該物理類中的任務(wù)向量聚合成不同的邏輯類；計算任務(wù)向量之間的偏離角度矩陣；計算該邏輯類的漸進路徑；計算所有邏輯類內(nèi)的漸進路徑和類間的漸進路徑，最終得到一條漸進的任務(wù)執(zhí)行序列。本發(fā)明提高了遙操作系統(tǒng)的效率并降低了系統(tǒng)的風險。
文檔編號G06F17/30GK102682100SQ20121013247
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者仇玨, 劉琳, 宋志新, 宋自立, 李凱, 李國棟, 李小龍, 羅晗, 靳鵬飛, 魏振華, 黃琳華 申請人:華北電力大學(xué)