基于离散映射的量子粒子群优化算法求解WTA问题

刘琨　潘翔宇

摘 要： 针对武器目标分配（WTA）问题及其特点， 提出一种基于离散映射的量子粒子群优化算法。 通过武器系统对目标攻击过程中得到的毁伤收益建立了目标分配模型， 提出一种基于离散映射的编码调整方式， 将连续型粒子位置矢量投影至离散空间上， 避免产生不满足模型约束条件的非法解， 从而提高粒子利用率。 通过仿真对比验证， 论文算法具有较高的收敛速度与稳定性， 表明该方法能有效求解WTA问题。

关键词： 武器目标分配（WTA）； 量子粒子群优化算法； 离散映射； 编码调整

中图分类号： TJ760.1； TP18 文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2018）03-0037-07

0 引 言

武器目标分配（Weapon Target Assignment， WTA）问题是典型的组合优化问题， 旨在求解武器与目标的合理分配组合， 达到己方资源损伤最小化或敌方资源毁伤最大化的目的。 WTA问题本身是一个多参数、 多约束的非确定多项式（Non-Deterministic Polynomial， NP）问题[1]。 目前应用于求解WTA 问题的算法主要有遗传算法[2-3]、 粒子群优化算法[4]等。 但其在解算的过程中不可避免会产生不满足约束条件的非法解， 使粒子的利用率较低， 也会增加算法不必要的时间消耗。

基于PSO算法实现简单及运算耗时短等优点， 使其在求解WTA优化问题得到广泛应用[4-6]， 文献[4]与[7]均利用粒子群算法分别采用实数整形与二进制矩阵编码及一系列改进措施求解多机协同攻击目标分配问题。 但相关文献的算法分配模型中同时或部分存在以下不足：（1）算法对模型约束条件处理单纯依靠惩罚函数， 无法提高种群粒子利用率；……