一种机群检测情境识别与任务生成方法

技术特征：
1.一种机群检测情境识别与任务生成方法，其特征在于包括步骤如下：步骤1：依据航空发动机故障程度等级划分，确定所需检测内容、检测资源以及检测时长，构建航空发动机故障检测的检测资源配置规则；步骤2：评估故障待检测任务f
n
当前状态，根据一段时间内的接收到的n个待检测任务f
n
,n＝1,2,3
…
,n以及由步骤1配置规则确定所需的检测资源,n以及由步骤1配置规则确定所需的检测资源确定待检测任务f
n
,n＝1,2,3
…
,n的时间紧迫度和资源稀缺度两个任务状态；步骤3：依据步骤2的故障检测任务以及故障检测资源，确定故障检测系统总体状态，识别机群检测任务调度情境，根据时间紧迫度和资源稀缺度两个指标将故障检测系统的检测情境分为低频、中低频、中频、中高频、高频五种情景，依据状态评估结果，识别机群检测任务调度情境；步骤4：针对问题背景，综合考虑提升资源利用率和任务处理效率两个维度的目标，设计检测任务调度模式及其调度规则；然后根据步骤3中五种检测情境的不同特征，确定不同检测情境对应所需的调度模式及其调度规则；步骤5：基于步骤4的调度模式，采用用户自定义或推荐方式设置所需的调度模式的各个调度规则权重，生成在相应调度规则组合约束下面向任意机群检测任务的综合优先级排序，即完成了针对机群检测情境的检测任务需求内容与综合优先级生成。2.根据权利要求1中所述的机群检测情境识别与任务生成方法，其特征在于：所述步骤1具体包括：将发动机故障程度划分为i、ii、iii、iv、v五个等级，分别对应轻微后果、显著后果、严重后果、重大后果和灾难性后果，根据发动机组成模块，确定不同模块不同部件对应的故障形式，并与发动机故障等级对应起来，建立对应发动机故障等级的故障检测内容，故障类型为磨损、腐蚀、裂纹、撕裂、断裂、变形、松动、传扭面压伤、堵塞主渗漏10种类型，将故障类型按照严重程度的不同以及检测资源的功能，确定不同故障类型检测任务需求以及检测内容，完成了针对不同等级发动机故障程度的、对应不同故障类型的航空发动机检测时长、检测机器人种类与数量的检测资源配置规则。3.根据权利要求1中所述的机群检测情境识别与任务生成方法，其特征在于：所述步骤2具体包括：对于n个待检测任务f
n
以及检测资源首先从时间紧迫度和资源稀缺度两个方面评估待检测任务状态；(1)在有多个检测任务的情况下，截止日期小于待检测任务f
n
的截止日期的任务会存在与待检测任务f
n
竞争检测资源的情况，因此t时刻待检测任务f
n
的时间紧迫度记为：其中，将截止日期小于任务f
n
的截止日期的任务组成的集合记为的截止日期的任务组成的集合记为的截止日期的任务组成的集合记为表示待检测任务f
n
的检测时间，表示待检测任务f
n
的检测准备时间，表示待检测任务f
n
的截止时间，t表示当前时间；
(2)对于待检测任务f
n
的第m种检测资源的资源稀缺度记为：其中，检测资源集合为r＝{r
m
,m＝1,2,3
…
,m}，m代表检测资源的种类，表示待检测任务f
n
所需第m种检测资源的数量。4.根据权利要求1中所述的机群检测情境识别与任务生成方法，其特征在于：所述步骤3具体实现为：(1)总体的时间紧迫度u用检测任务f
n
的时间紧迫度的集合形式表示：总体的资源稀缺度s
m
，若s
m
大于1，则表示当前第m种检测资源不能满足检测任务的需要，s
m
记为：(2)将检测任务的时间紧迫度和检测资源稀缺度作为检测调度情境的划分标准，通过求解检测任务的时间紧迫度和检测资源稀缺度，识别当前检测调度情境；第i种检测调度情境用dc
i
表示，分为五类：低频情境dc1、中低频情境dc2、中频情境dc3、中高频情境dc4、高频情境dc5；检测调度情境的划分标准为：当各检测任务的时间紧迫度均小于阈值u
*
，且资源稀缺度s
m
均小于1，此时系统资源充足、任务可执行时间充裕，检测调度情境判定为低频情境；当时间紧迫度大于阈值u
*
的检测任务比例大于10％，同时资源稀缺度s
t
均小于1，此时系统资源充足、任务可执行时间较充裕，检测调度情境判定为中低频情境，当时间紧迫度大于阈值u
*
的检测任务比例大于30％，且资源稀缺度最大值为1，此时系统资源较充足、任务可执行时间较充裕，检测调度情境判定为中频；当时间紧迫度大于阈值u
*
的检测任务比例大于50％，且存在资源稀缺度大于1的，则情境判定为中高频；当时间紧迫度大于阈值u
*
的检测任务比例大于50％，且资源稀缺度均大于1，则情境判定为高频。5.根据权利要求1中所述的机群检测情境识别与任务生成方法，其特征在于：所述步骤4具体包括：基于五种检测情境dc
i
的不同特点配置不同的调度模式，检测情境是从时间紧迫度和资源稀缺度两个方面来划分，从提升资源利用率与任务处理效率两个层面来配置调度模式，调度模式表示为sm
i
,i＝1,2
…
,6，调度模式sm
i
对应的调度规则表示为m(i)为调度模式sm
i
对应的调度规则数量；(1)考虑资源利用率类调度模式：调度模式sm1：降低成本总检测机器人的使用成本是每个机器人在使用期间的折损和用电成本以及未使用期间的待机成本之和：
其中，a
h
表示h类型检测机器人在使用期间的单位成本，b
h
表示h类型检测机器人在未使用期间的单位待机成本，然后对每个检测机器人的使用成本求和，调度模式sm1对应的调度规则为检测成本越高越优先如公式(6)所示；调度模式sm2：降低平均等待用时平均等待用时即平均每个检测任务从被系统接收到开始执行检测这段在检测系统中等待的时间：等待的时间：其中，代表任务f
n
的开始检测时间，代表任务f
n
的到达时间。调度模式sm2对应的调度规则为越先到达越优先如公式(8)所示；调度模式sm3：提升检测资源利用率检测资源利用率即平均每个检测工具的使用时间与总检测时间的比例：个检测工具的使用时间与总检测时间的比例：个检测工具的使用时间与总检测时间的比例：其中，代表h类型的检测资源的使用时间，代表检测任务f
n
的结束检测时间，的最大值表示整个检测过程的结束时刻，代表检测任务f
n
的开始检测时间，的最小值表示整个检测过程的开始时刻。调度模式sm3对应的调度规则为检测时长越长越优先任务截止日期越早越优先如公式(10)，(11)所示；(2)考虑任务处理效率类的调度模式：调度模式sm4：降低总完工时间总完工时间即完成所有检测任务的总时长：总完工时间即完成所有检测任务的总时长：其中，代表检测任务f
n
的结束检测时间，代表检测任务f
n
的开始检测时间，调度模式sm4对应的调度规则为检测时间越短越优先如公式(13)所示；调度模式sm5：降低拖期任务比例：：降低拖期任务比例：
其中，n
tardiness
代表拖期任务的数量，n代表总检测任务数量，调度模式sm5对应的调度规则为检测资源所需越少越优先检测时间越短越优先如公式(15)，(16)所示；调度模式sm6：降低平均拖期时间：：降低平均拖期时间：：降低平均拖期时间：其中，代表检测任务f
n
的结束检测时间，代表检测任务f
n
的任务截止时间，调度模式sm6对应的调度规则为检测时间越短越优先时间紧迫度越大越优先如公式(18)，(19)所示；(3)依据检测情境的特点配置调度模式；在配置调度模式时，由于低频和中低频情境的检测压力小，考虑提升检测资源的利用率，随着情境的提升，检测压力增大，将调度模式选择的重心由提升检测资源利用率过渡到提升检测任务的处理效率；低频检测情境对应的调度规则为：低中频检测情境对应的调度规则为：低中频检测情境对应的调度规则为：中频检测情境对应的调度规则为：中高频检测情境对应的调度规则为：高频检测情境对应的调度规则为：高频检测情境对应的调度规则为：为检测成本越高越优先，为越先到达越优先，为检测时长越长越优先，为任务截止日期越早越优先，为检测时间越短越优先，为检测资源所需越少越优先，为检测时间越短越优先，为检测时间越短越优先，为时间紧迫度越大越优先，再生成检测情境与调度规则对应关系矩阵rm。6.根据权利要求1中所述的机群检测情境识别与任务生成方法，其特征在于：所述步骤5具体包括：(1)确定各个调度规则权重，在匹配好调度模式与调度规则后，还需要确定各项检测任务的优先级，由于每一检测情境对应多个调度规则，在将调度规则组合使用时，需要设定每一个调度规则的重要程度即权重系数，采用用户自定义或系统推荐方式设置各个调度规则权重，用户自定义方式还需要采用相应的约束条件；(2)根据步骤(1)确定的调度规则权重，结合不同情境下的多个调度规则，对机群检测任务进行综合优先级排序。

技术总结
本发明涉及一种机群检测情境识别与任务生成方法，步骤：1.依据航空发动机故障严重程度等级划分，确定检测任务需求及内容，构建航空发动机故障检测资源配置规则；2.评估当前检测任务的时间紧迫度和检测资源稀缺度；3.依据评估结果，识别机群检测任务调度情境，包括从低频到高频五个情境；4.针对不同调度情境，配置相应检测任务调度模式；5.基于所配置的调度模式，设置各个调度规则权重，生成机群检测任务的综合优先级排序。本发明通过评估机群检测任务的时间紧迫度和资源稀缺度，划分多个调度情境，并依据不同情境设计不同的调度模式，兼顾实现多种调度约束与调度目标，灵活生成任意机群的检测任务优先级，为实现系统动态调度并提高其适应性提供指导。提高其适应性提供指导。提高其适应性提供指导。


技术研发人员：程颖 吴伊凡 宋心怡 任嘉伟 陶飞
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2021.12.21
技术公布日：2022/5/17