专利名称：基于遥操作的任务执行顺序优化方法
技术领域：
本发明属于计算机决策支持技术领域，尤其涉及ー种基于遥操作的任务执行顺序优化方法。
背景技术：
遥操作被广泛地应用于航空航天、机器人巡检和实时远程控制等领域。目前，为提高遥操作系统的稳定性和高效性，研究人员从网络传输时延和控制方法两个方面进行研究。对于前者，提出了基于神经网络和最大熵等对往返时延进行预测的方法；对于后者，提出了基于虚拟现实的视觉反馈控制以及事件预演等的控制方法。以上研究虽然具有一定的效果，但是并未从遥操作任务执行顺序优化的角度进行考虑。基于此，如果使用一种相对渐优的顺序执行任务系列，则可以减少遥操作系统中任务 总体的执行时间。针对上述问题，本文将渐进的任务执行顺序优化方法应用于遥操作系统中。该方法首先将任务划分成物理空间上紧邻的物理类；然后在任意物理类中，根据任务之间的逻辑关系，再将该类划分成ー些逻辑类；最后求解任一逻辑类内的渐进路径，井根据均值向量，求解所有任务的渐进序列。从而实现任务执行的优化，以提高遥操作的效率并降低系统的风险。
发明内容
本发明的目的在于，提供ー种基于遥操作的任务执行顺序优化方法，用于减少任务执行时间以及提高遥操作系统的效率。为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，ー种基于遥操作的任务执行顺序优化方法，其特征是所述方法包括步骤I :将系统中所有待执行的任务表示为任务向量Taski = (Xi, Yi, Oil,
oi2,. . . oim);其中，Taski为第i项待执行任务的任务向量，(Xi, Yi)为第i项待执行任务的坐标，Qik为第i项待执行任务的第k个待执行操作,O ^ k ^ m, m为第i项待执行任务的待执行操作的总数，I ^ i ^ η, η为待执行任务的总数；步骤2 :根据待执行任务的坐标，计算任意两个任务向量之间的距离も，井形成距
ゴ11 ^12 ■ ■ ■
离矩阵Z)=も1 22 " 2η ;其中，du表示任务向量Taski和任务向量Taskj.之间的距
β-η\ dn2 ... dnn _
离，且当i = j时，dij = O ;步骤3 :利用任务向量之间的距离计算每ー个任务向量的密度，其计算公式为
权利要求
1.一种基于遥操作的任务执行顺序优化方法，其特征是所述方法包括 步骤I :将系统中所有待执行的任务表示为任务向量Taski = (Xi, yi； Oil, oi2, . . . oim)；其中，Taski为第i项待执行任务的任务向量，(Xij7i)为第i项待执行任务的坐标，Oik为第i项待执行任务的第k个待执行操作，0 < k < m，m为第i项待执行任务的待执行操作的总数，i < n，n为待执行任务的总数； 步骤2 :根据待执行任务的坐标，计算任意两个任务向量之间的距离Clij，并形成距离矩 dn ■ ■ ■ dln阵D= dl1 dl2 - dln ;其中，Clij表示任务向量Taski和任务向量Taskj之间的距离，且 J^nl dn2 ... dnn _当 i = j 时，dij = 0 ; 步骤3:利用任务向量之间的距离计算每一个任务向量的密度，其计算公式为D =_I_.! $ —丄’其中，Di为任务向量Taski的密度； \ + eMJ*1 dij 步骤4:利用任务向量之间的距离和任务向量的密度计算任意两个任务向量之间的相似度，并形成物理相似度矩阵；其中，任意两个任务向量之间的相似度的计算公式'1， j = i为S11 = J\_ x _I_ / #,+ ; Si」为任务向量Taski和任务向量Taskj之间的相似度，Msd -士， .1 + e dij夕11 ^12 物理相似度矩阵为S= ^21 ^22 +++、；Msd = rmxD，v vv \<i<nL 1 n2 +.. ^nn _ 步骤5 :将物理相似度矩阵变换成易计算物理矩阵；具体是将物理相似度矩阵每行的最大值用I替换，每行的第二大值用2替换，每行的第三大值用3替换，依此类推； 步骤6 :采用物理聚类算法将任务向量聚合成不同的物理类； 步骤7 :针对每一个物理类，求解出任意任务向量之间的逻辑相似度并形成逻辑相似度矩阵； 步骤8 :将逻辑相似度矩阵变换成易计算逻辑矩阵；具体是将逻辑相似度矩阵每行的最小值用I替换，第二小值用2替换，第三小值用3替换，依此类推； 步骤9 :采用逻辑聚类算法将每个物理类中的任务向量聚合成不同的逻辑类； 步骤10 :针对任意一个逻辑类，求解出任务向量之间的偏离角度矩阵； 步骤11 :根据渐进路径算法，利用偏离角度矩阵求解出每个逻辑类的渐进路径； 步骤12 :将每一个逻辑类的任务向量的均值作为逻辑类均值任务向量，重复步骤7-步骤11求解类间的渐进路径，最终求得所有待执行任务的执行序列。
2.根据权利要求I所述的基于遥操作的任务执行顺序优化方法，其特征是所述采用物理聚类算法将任务向量聚合成不同的物理类的具体过程是步骤601 :在易计算物理矩阵中，找到所有满足条件Sij = Sji = 2的元素,将Sij和Sji分别置I,即令Sij = Sji = I,从而将任务向量Taski和任务向量Taskj聚合为同一个物理类； 步骤602 :如果存在未被聚合的任务向量，则将易计算物理矩阵中的大于等于2的元素值减1，而后返回步骤601 ;如果不存在未被聚合的任务向量，则本过程结束。
3.根据权利要求I所述的基于遥操作的任务执行顺序优化方法，其特征是所述求解出任意任务向量之间的逻辑相似度并形成逻辑相似度矩阵具体是 步骤701 :利用公式
4.根据权利要求I所述的基于遥操作的任务执行顺序优化方法，其特征是所述采用物理聚类算法将任务向量聚合成不同的物理类，具体过程是 步骤901 :在易计算逻辑矩阵中，找到所有满足条件smae =smea =2的元素,将smae和sme a分别置I,即令sma 0 = Sm0 a = I,从而将任务向量α和任务向量β聚合为同一个逻辑类； 步骤902 :如果存在未被聚合的任务向量，则将易计算逻辑矩阵中的大于等于2的元素值减1，而后返回步骤901 ;如果不存在未被聚合的任务向量，则本过程结束。
5.根据权利要求I所述的基于遥操作的任务执行顺序优化方法，其特征是所述求解出任务向量之间的偏离角度矩阵具体是 步骤1001 :利用公式
6.根据权利要求5所述的基于遥操作的任务执行顺序优化方法，其特征是所述利用偏离角度矩阵求解出每个逻辑类的渐进路径具体是 步骤1101 :令E = IciC^l彡i, j彡k, i古j}表示偏离角度矩阵构成的完全有向图的边的集合，并设定A= ct ;其中，CiCj为偏离角度矩阵的元素构成的完全有向图的边；k为逻辑类内的任务向量的个数；集合A用于存放处理后的完全有向图的边，该处理后的完全有向图的边即为优化顺序后的任务向量； 步骤1102 :在集合E中找到取值最小的边ChCp ； 步骤1103 :将所述取值最小的边ChCp加入集合A，并将该边ChCp与边CpCh从集合E中删除，即有A = A+{chcp}, E = E-{chcp, cpch};此外,还要删除集合E中所有形如chcx与cxcp的边，其中Cx表示完全有向图中的任意顶点； 步骤1104 :判断集合A中的元素个数，如果集合A中的元素个数小于k-1，则返回步骤.1101 ;否则，执行步骤1105 ； 步骤1105 :以集合A中的完全有向图的边作为渐进路径。
全文摘要
本发明公开了计算机决策支持技术领域中的一种基于遥操作的任务执行顺序优化方法。包括将系统中的任务用向量表示；计算任意两个任务向量之间的物理距离并形成距离矩阵；计算任意任务向量的密度；计算任意任务向量的物理相似度矩阵；将物理相似度矩阵变换成易计算物理矩阵；将任务向量聚合成不同的物理类；计算任意向量之间的逻辑相似度并形成逻辑相似度矩阵；将逻辑相似度矩阵变换成易计算逻辑矩阵；将该物理类中的任务向量聚合成不同的逻辑类；计算任务向量之间的偏离角度矩阵；计算该逻辑类的渐进路径；计算所有逻辑类内的渐进路径和类间的渐进路径，最终得到一条渐进的任务执行序列。本发明提高了遥操作系统的效率并降低了系统的风险。
文档编号G06F17/30GK102682100SQ20121013247
公开日2012年9月19日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者仇珏, 刘琳, 宋志新, 宋自立, 李凯, 李国栋, 李小龙, 罗晗, 靳鹏飞, 魏振华, 黄琳华 申请人:华北电力大学