【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于合同網任務分配，涉及一種基于時間窗約束的任務分配方法及系統。
技術介紹
1、現有針對時間窗約束下任務分配問題的合同網協議求解算法多將算法設計聚焦在滿足時間窗約束上，時間窗約束的主體可以是任務也可以是智能體，任務的時間窗約束指任務必須在規定時間段內被執行，智能體的時間窗約束指智能體在相應時間段內是否空閑.帶時間窗的車輛路徑問題(vrptw)是一類經典的帶時間窗約束的任務分配問題，一般指對一系列發貨點和收貨點，組織調用一定車輛，安排適當的行車路線，在滿足包括時間窗約束的一系列約束(例如：車輛容量約束、行駛時間約束、行駛里程約束和貨物的需求量與發貨量等)條件下，實現一定目標(例如：運輸費用最低、使用的車輛數量最少和車輛空駛總里程最短等).實際生產生活中許多帶時間窗約束的分配問題都可以歸結為vrptw來處理。
2、正剛在合同網協議的基礎上，提出了一種多訂單批次發布的算法，結合時間窗約束規則，在保證分配質量的同時，提高了動態實時分配中智能體間的協商效率.衡紅軍等將合同網協議與基于動態規劃時間窗的車輛路徑調度算法相結合，有效保證了機場車輛實時調度的高效性和車輛資源利用率.choi等從時間窗約束和agent與任務匹配度的角度對cbba算法進行了擴展，基于時間窗的影響設計得分函數，實現了動態通信拓撲下的實時任務規劃，并得到了波音研究與技術公司的支持.ponda等基于cbba框架提出了cbbatw算法，綜合考慮了任務有效時間窗和車輛燃油成本.魏兆恬等針對異構多無人機執行帶時間窗的任務分配問題，以任務執行收益為目標，在捆綁
3、上述方法為代表的過往諸多算法設計，均可以求得滿足時間窗約束的無沖突任務分配解，但在時間窗約束較為嚴格時，都容易出現部分任務無法分配的情況.針對該問題，李瑞琳等基于分布式pi算法的框架，提出了一種以任務平均完成時間最小為優化目標的分布式任務分配算法，添加任務再分配階段，有效提高了任務分配成功率，但算法機制依賴全局目標函數和局部目標函數的設計，應用范圍存在一定局限性。
4、對過往研究分析可知，時間窗約束是一個較為容易滿足的約束，通過在算法中設置相應判據，即可為任務指派時間窗內空閑的智能體來執行任務，但帶時間窗約束的任務分配問題是一個np-hard問題，如何在滿足時間窗約束的基礎上，使得求得的任務分配解更接近最優解一直是一個研究難點.同時，對于一些時敏任務，當時間窗約束較為嚴格時，容易出現部分任務得不到分配的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于解決現有技術中在時間窗約束嚴格情況下，部分任務得不到分配，分配解質量不高的問題，提供一種基于時間窗約束的任務分配方法及系統。
2、為達到上述目的，本專利技術采用以下技術方案予以實現：
3、一種基于時間窗約束的任務分配方法，包括以下步驟：
4、獲取任務招標請求，計算執行任務的招標能力，基于招標能力選取最優招標者；
5、基于時間窗的約束，計算最優招標者所有時間窗的可行位置和在時間窗的約束下任務執行產生利潤的目標函數，基于目標函數計算任務插入時間窗可行位置后的邊際增益，基于邊際增益獲取最優任務中標書；
6、基于最優任務中標書，判斷在時間窗約束內，是否有任務沒有得到分配：
7、若否，則基于最優任務中標書生成投標書，完成任務分配；
8、若是，則針對沒有分配的任務進行二次分配，生成再次分配招標書，基于再次分配招標書和任務的時間窗約束，選擇可舍棄的任務，將需要二次分配的任務插入舍棄任務的可行位置后，生成最優任務中標書，完成任務分配。
9、本專利技術的進一步改進在于：
10、所述基于招標能力選取最優招標者，還包括以下步驟：
11、當招標者出現故障或招標者遇見利益更高的招標請求時，招標者對已獲取招標權但尚未完成分配的任務實行招標權轉移操作，從鄰居智能體中擇優選取針對該任務的最新招標者。
12、所述計算執行任務的招標能力，包括以下步驟：
13、
14、其中，agenti是在多智能體系統通信拓撲下，可以與agenti通信的智能體集合，aj(agentk)是agentk具有的執行taskj的某種能力；bestaj(agenti)是與agenti可通信的智能體中滿足taskj需求的最強個體能力；f(agenti)是agenti競選招標者失敗的次數；twj(agentk)表示agentk在執行taskj限定的時間窗內是否有空閑時間，ω1、ω2、ω3與ω4分別是四個因素的影響權重。
15、所述基于時間窗的約束，計算最優招標者所有時間窗的可行位置，包括以下步驟：
16、對任意的任務taskj，當agenti可以執行該任務時，若在執行路徑pathi的位置k插入該任務，有則在位置k執行任務taskj滿足其時間窗約束，且定義執行開始時刻
17、其中，和分別表示智能體agenti依執行任務taskj的最早開始時刻和最晚開始時刻，受到原執行路徑pathi中任務的時間窗約束影響.通過pathi中該位置的前一個任務，即pathi中第k-1個任務taskx的開始執行時刻，計算taskj的最早執行時刻同時，通過pathi中該位置的任務，即pathi中第k個任務tasky的最晚執行時刻計算taskj的最晚執行時刻需要滿足，最早執行時刻早于最晚執行時刻
18、若任務taskj插入執行路徑pathi的位置k滿足上述約束，計算新執行路徑中排在taskj后的任務的開始執行時刻，即中第k+1個任務tasky的開始執行時刻；
19、計算執行路徑中第l(l＞k+1)個任務taskz的開始執行時刻；
20、判斷執行路徑中從第l(l＞k+1)個起的所有任務的開始執行時刻是否均滿足時間窗約束，即可判定位置k是否為taskj在pathi中的時間窗可行位置。
21、所述基于邊際增益獲取最優任務中標書，包括以下步驟：
22、定義對于任務分配的總利潤的目標函數：
23、
24、其中，rewi,j和costi,j分別代表智能體agenti執行任務taskj的收益和獎勵，rewi,j由執行任務的固定收益和獎勵收益兩部分構成，為任務固定收益，rewi,j為時間窗內最快完成任務的獎勵收益，tij是任務的開始執行時刻，取值范圍是
25、基于任務分配的總利潤的目標函數，定義智能體agenti的個體利潤函數：
26、
27、將智能體執行利潤增長的最大值定義為任務taskj的邊際增益：
28、
29、其中，ji(pathi)表示智能體按原執行路徑執行所有任務的利潤，表示將任務taskj插入其在執行路徑pathi的時間窗可行位置k后，智能體執行所有任務的利潤。
30、所述將需要二次分配的任務插入舍棄任務的可行位置后，生本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述基于招標能力選取最優招標者，還包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述計算執行任務的招標能力，包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述基于時間窗的約束，計算最優招標者所有時間窗的可行位置，包括以下步驟：
5.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述基于邊際增益獲取最優任務中標書，包括以下步驟：
6.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述將需要二次分配的任務插入舍棄任務的可行位置后，生成最優任務中標書，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述舍棄后執行任務taskl的邊際增益為：
8.一種基于時間窗約束的任務分配系統，其特征在于，包括以下步驟：
<...【技術特征摘要】
1.一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述基于招標能力選取最優招標者，還包括以下步驟：
3.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述計算執行任務的招標能力，包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述基于時間窗的約束，計算最優招標者所有時間窗的可行位置，包括以下步驟：
5.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任務分配方法，其特征在于，所述基于邊際增益獲取最優任務中標書，包括以下步驟：
6.根據權利要求1所述的一種基于時間窗約束的任...
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