一种求解子集问题的基于图的蚂蚁系统

提出了一种求解子集问题的基于图的蚂蚁系统。针对子集问题,定义了构造图和等效路径,提出了基于等效路径增强的信息素更新策略,将问题的无序信息转化为对蚂蚁的有序影响,增加蚂蚁搜索路径的信息量。引入路径变异机制,通过路径的改良调节信息素分布,防止算法陷入停滞状态。将信息素更新分为三种情况:本次迭代最优更新、变异更新和本次迭代不更新,兼顾算法的收敛速度和搜索能力。对算法进行了描述并分析了算法复杂度。以多维背包问题为例,对该蚂蚁系统的性能进行了测试,验证了系统的有效性和优越性。     

基于解构造图的卫星数传调度ACO算法

针对卫星数传调度问题,建立了基于任务调度关系（弧模式）和基于任务调度位置（结点模式）的解构造图,提出了基于解构造图的卫星数传调度蚁群优化(ant colony optimization, ACO)算法。算法利用伪随机概率转移规则进行路径搜索,通过划分冲突任务集来限制蚁群的搜索邻域。算法根据迭代最优解和至今最优解进行全局信息素更新,并将构造图中的信息素浓度限制在一定范围内。仿真结果表明,文中提出的两种解构造图及ACO算法是正确可行的,基于结点模式解构造图的ACO算法能获得更优的解。     

装备保障任务分配建模与DLS-BCIWBA算法求解

针对以时效优先为目标的装备精确保障协同任务分配问题,设计考虑保障单元能力更新机制,提出基于动态列表规划 (dynamic list scheduling,DLS)和二进制混沌入侵杂草蝙蝠算法 (binary chaotic invasive weed bat algorithm,BCIWBA)的混合任务分配方法,通过DLS选择所需执行的任务,设计BCIWBA为选定任务分配保障单元。BCIWBA利用蝙蝠算法的全局寻优能力和迭代初期快速收敛性进行全局搜索,然后选取部分最优个体融合入侵杂草生长繁殖、空间扩散和竞争生存机制进行局部搜索,并通过学习因子和惯性权重的自适应协同更新以平衡探索和开发能力,结合脉冲频率、响度和发生率变化区间的混沌搜索避免早熟收敛。仿真算例表明,所提方法可对时序逻辑任务分配问题进行快速高效求解。     

一种改进的粗粒度并行蚁群算法

蚁群算法是一种模拟进化算法,具有很强的全局搜索能力。提出了一种基于粗粒度模型的并行蚁群算法,该算法采用了一个新的信息素更新策略———Ant-proportion,这种新的更新策略是综合考虑全局和局部信息,依据蚂蚁在搜索过程中所得到的路径的优劣程度和路径中各路段对其贡献的大小来分配信息素增量;另一方面,该算法采用的粗粒度模型充分利用了蚁群算法内在的并行性,使得算法具有更快的收敛速度和更好的优化质量。最后,选用了CHN144问题对该算法进行了检验,算法求得的最优路径优于已知的最优结果。     

双属性概率图优化的无人机集群协同目标搜索

为了提高不确定环境下无人机（unmanned aerial vehicle,UAV）对目标捕获能力,进而提高多UAV协同搜索效率,提出了基于双属性概率图结合改进的协同进化遗传算法（improved co-evolutionary genetic algorithm,ICEGA）的多UAV协同目标搜索方法。首先,根据环境的先验信息,在原概率图基础上引入标志位,建立基于双属性矩阵的待搜索环境概率模型,提高环境和目标的信息感知准确度;其次,定义UAV的飞行规则并结合目标先验概率图信息,建立UAV运动模型及确定最大收益的目标函数;最后,建立分布式UAV之间的信息交互模型,运用ICEGA算法优化产生最优协同决策输入航向角集合,在线实时滚动优化产生最优协同路径。实验结果表明,基于双属性概率图结合ICEGA算法更能够保证最优路径的产生,使得UAV能够准确地搜索到目标;同时,对比仿真验证了ICEGA算法能够提高UAV之间的协同性,保证了路径可行性及提高了目标搜索效率。     

蚁群算法在卫星数传调度问题中的应用

为求解卫星数传调度问题,将数传任务在调度序列中的可能位置抽象为结点,构造了信息素分布于结点的矩阵解构造图,提出了基于该图的蚁群算法.算法通过随机转移概率决策模型进行结点转移,在算法迭代中利用精英保留策略进行全局信息素更新.仿真结果表明,基于矩阵解构造图的蚁群算法是求解卫星数传调度问题的有效方法,并具有较好的收敛性和鲁棒性.     

基于统计特性的蝙蝠算法在认知无线电频谱分配中的应用

针对当前图论频谱分配模型下寻找最优解困难,容易陷入局部最优等问题,将蝙蝠算法引入到认知无线电频谱分配中,并利用图论频谱分配模型的特点,对二进制蝙蝠算法进行改进,以达到更好的效果。首先,将蝙蝠算法的选择策略改为贪婪选择,增强了蝙蝠算法在当前位置的开发能力。其次,统计种群中各蝙蝠经历的最好位置的分布情况,利用蝙蝠位置的统计特性指导蝙蝠寻优,加快算法的收敛速度。最后,在局部搜索时,直接在离散域操作,减少实数到二进制的映射,缩短搜索时间。仿真结果表明,本文算法在效益优于过去的算法的情况下收敛速度更快。     

多精英采样与个体差分学习的分布估计算法

提出了基于多精英采样和差分搜索的分布估计算法EDA-M/D (Estimation distribution algorithm based on multiple elites sampling and individuals differential search)。EDA-M/D利用多精英个体独立采样生成子代来提升算法全局搜索能力,利用精英群体分布的σ²约束采样半径,实现种群从全局搜索逐步过度到局部搜索。当精英群体停滞时,劣势个体借助精英群体的μ和种群历史最优解进行差分搜索,帮助种群跳出局部最优解。通过多精英采样与差分搜索的自适应协同实现种群宏观信息与个体微观信息的有机融合。实验结果表明EDA-M/D在稳定性和搜索能力方面均表现出明显的优势。     

基于信息素异步更新的蚁群算法

针对基本蚁群算法中蚂蚁速度无限且信息素同步更新的假定前提,提出一种基于信息素异步更新的改进蚁群算法。该算法以蚂蚁的速度有限为前提,采用异步更新规则来调整各个蚂蚁的信息素浓度,从而间接改变蚂蚁间合作方式。该算法更忠实于实际蚁群的寻路过程,算法具有更好的全局搜索能力。基于旅行商问题的实验验证了算法的有效性、鲁棒性及解的多样性。     

求解多车场车辆路径问题的分散搜索算法

提出了一种求解多车场车辆路径问题(Multi-depot Vehicle Routing Problem,MDVRP)的分散搜索算法(Scatter Search,SS).该算法基于顾客信息进行编码,采用扫描算法(Sweep algorithm)与最优划分过程产生待选解集;通过启发式规则选择不同解包含的弧来生成新解;并由2-交换、2-交换*及最坏移出-预测插入启发式三种局部搜索策略构成迭代下降算法对解进行改进.通过采用文献中随机生成的小规模数据及MDVRP的Benchmark问题对算法进行测试,验证了算法的有效性.     

Flow shop问题的蚁群优化调度方法

提出了一种新颖的蚁群优化算法，用于解决流水作业（flowshop）的优化调度问题。算法中，流水作业调度问题以结点或弧模式有向图表示，人工蚁受有向图上信息素踪迹的指引，在图上搜索并一步步构造出问题的可行解。算法中的信息素踪迹更新过程作为蚁群间的间接通信机制，将引导整个蚁群收敛到问题的优化解。信息素踪迹更新过程中的停滞状态脱离机制以及信息素踪迹限制机制能帮助人工蚁跳出局部最优解。算法局部搜索过程中采用的基于关键路径的领域结构缩小问题的搜索空间。与其他算法在Taillard流水作业调度测试问题集上的比较试验表明，本算法性能更优，且具有更强的自适应和鲁棒性。     

基于蚁群算法的水下潜器三维空间路径规划

路径规划是水下潜器智能控制的关键技术之一,其任务是在已知障碍物的环境中按照某一最优指标寻找一条从起始点到目标点的无碰路径。使用蚁群算法对水下潜器三维空间路径规划问题进行了研究,以ACS算法为基础设计了路径优化搜索算法,详细讨论了信息素表示方法、路径点选取原则、启发式函数设计和信息素更新规则,给出了算法的具体流程,仿真实验结果表明,该算法能够方便有效的实现三维空间中的路径规划。     

Quantum-inspired ant algorithm for knapsack problems

The knapsack problem is a well-known combinatorial optimization problem which has been proved to be NP-hard. This paper proposes a new algorithm called quantum-inspired ant algorithm (QAA) to solve the knapsack problem. QAA takes the advantage of the principles in quantum computing, such as qubit, quantum gate, and quantum superposition of states, to get more probabilistic-based status with small colonies. By updating the pheromone in the ant algorithm and rotating the quantum gate, the algorithm can finally reach the optimal solution. The detailed steps to use QAA are presented, and by solving series of test cases of classical knapsack problems, the effectiveness and generality of the new algorithm are validated.     

基于顺次分配机制的无人装备体系架构方案空间搜索方法

当前战争愈加复杂, 如何设计和选择最优无人装备体系以完成使命是一项难题。针对该问题, 提出一种无人装备体系架构超网络模型和一种方案空间搜索算法。首先, 基于作战能力生成要素给出了无人装备体系形式化描述框架。其次, 提出了无人装备体系架构方案空间搜索问题框架, 其目标是寻找到使预期收益最大化和使累积成本最小化的最优架构。然后, 提出了一种基于顺次分配机制的最优架构方案动态搜索算法。最后, 通过仿真实验检验了该算法。实验结果表明,该算法明显优于其他几种基准算法,提出的架构框架和方案空间搜索算法具有辅助决策的价值。     

目标分配的蚁群-模拟退火算法及其改进

直升机编队的对地攻击过程中,目标分配是实现作战任务的重要条件。确定了直升机目标分配的优势度计算方法以及目标分配的原则。利用蚁群-模拟退火算法实现了直升机对地攻击的目标分配过程,并针对分配过程中,采用综合优势度最大来确定最优路径所出现的不足对算法进行了改进,即根据信息素的积累量来确定最优路径,能够综合考虑信息素浓度与优势度的影响,避免了为达到全局最大优势度而出现的个体分配效益不好以及收敛缓慢的情况。实验结果表明,改进的算法效率更高,收敛的速度较之前更快,分配结果更趋合理。     

考虑子系统执行能力的多无人机协同任务规划

任务分配是提高无人机运维效率的关键技术之一。针对子系统执行能力约束条件下的无人机蜂群协同任务分配问题, 提出一种融合拍卖机制的改进狼群算法。首先, 定义子系统能力矩阵以实现无人机异构性和任务执行能力的统一描述。其次, 对个体狼采用矩阵编码, 针对违反攻击次数的非可行解, 提出基于拍卖机制的修正策略, 以进行处理。然后, 在个体狼位置更新过程中融入遗传算法思想, 在探索阶段和围捕阶段分别进行相邻行交换操作和间隔列交叉操作, 以实现快速寻优。最后, 将第三优狼引入到狼群更新过程中, 从而增强种群的多样性。仿真实验结果表明, 所提方法能够有效求解子系统执行能力约束下无人机蜂群协同任务规划问题; 且相比于其他改进进化算法, 所提方法具有更好的寻优性与收敛速度。     

亚丁湾护航中直升机识别海盗目标路径优化模型及算法

针对舰载直升机执行伴随护航任务时查证可疑船只的路径优化问题,对直升机在选择巡逻查证路径时所面临的各种复杂情况进行了分析。文中结合可疑船只与编队的相对运动特点以及海面可疑船只威胁程度评估指标,以保障被护航编队受到的累计威胁值最小为目标,构建了直升机查证可疑船只时的路径优化模型。为提高蚁群算法的求解效率,文中将混沌映射扰动引入到信息素的全局更新过程中,从而有效降低算法陷入局部最优的概率。另外,文中对蚁群算法中状态转移规则和信息素更新等核心环节进行了优化设计,提高了算法对最优路径的搜索能力。最后,以我国海军亚丁湾护航任务为背景进行实例分析,并将其结果与遗传算法和禁忌搜索算法进行对比,验证了所建模型和算法的合理性和有效性。     

机车二系弹簧载荷调整混合算法优化方法

针对机车二系弹簧支承载荷均匀性分配调整的复杂多变量优化问题，提出了综合运用遗传算法（GA）和蚂蚁算法（AA）的混合优化调整算法模型。该算法模型首先采用GA进行全局快速随机搜索，获得若干候选的近似优化解，以此生成蚂蚁算法初始信息素分布，再用AA求得全局优化精确解。论文给出了混合算法模型的设计。对SS3b和SS9机车的仿真计算结果表明，该方法应用于二系调簧的多维连续性空间优化问题，可获求解性能和时间效率的综合提高。