[发明专利]一种并行均衡的多路线规划方法

说明书

本发明涉及一种并行均衡的多路线规划方法，通过引入任务均分的概念，加入集合容量限制，在划分集合的同时，考虑到为每个旅行商访问节点进行合理分配，使得分配后的集合中节点个数较为均匀，同时考虑到节点分配的均衡性，保证了总体访问效率；而且通过引入切比雪夫映射，对粒子进行初始化操作，提高初始解的分布质量和种群的多样性，合理控制搜索范围和规模，增强算法的全局搜索能力，并引入C2Opt算子进行局部调整优化，增强算法的收敛速度，能够有效提高多出发点多旅行商问题的求解精度和收敛速度，缩短多个旅行商访问的总路线长度和访问时间，实现每个旅行商都能够快速访问多个节点并回到起始节点，找到访问节点的最短路径，使算法性能得到保证。

技术领域

本发明涉及一种并行均衡的多路线规划方法，属于信息技术领域。

背景技术

旅行商问题(Traveling Salesman Problem，TSP)是典型的组合优化问题，已被证明属于NP-hard问题。TSP问题是指：有N个城市，要求旅行商到达每个城市且仅有一次，并回到起点，使得总路线最短，它在许多领域都有着相当广泛的应用，而一些复杂的实际应用问题不能归纳为TSP问题，其中涉及到多个任务的分配与优化，问题就演变为多旅行商问题(Multiple Traveling Salesman Problem，MTSP)。MTSP问题是指：有N个城市，要求m个旅行商各自从一个城市出发，每个旅行商访问其中一定数量的城市，最后回到其出发城市，要求每个城市有且仅有一次被一位旅行商访问，使得多个旅行商访问的总路线长度最短。MTSP的应用性十分广泛，包括：应急车辆调度、配送车辆分派、管道铺设路线选择、通讯网络拓扑设计、快递配送路线规划、工业流程生产调度等，都可以抽象为MTSP 问题。由于MTSP的复杂度更高，求解难度也更大，且目前对于MTSP问题的研究也相对较少。因此，社会发展的需求导致MTSP问题逐渐成为新的研究热点。

对于多旅行商问题(Multiple Traveling Salesman Problem，MTSP)，目前主要存在以下几个难点：

(1)对于旅行商访问节点的合理分配问题，不合理的节点分配，直接导致旅行商访问结果的差异化较大，影响总体访问效率。因此，需要对每个旅行商的访问任务进行均衡合理分配。

(2)多旅行商问题的复杂度高于传统旅行商问题，其求解难度也更大，需要找到一种可靠稳定的算法，能够在保证求解效率的同时，提升求解的质量。

(3)随着多旅行商问题规模的扩大，其计算复杂度呈指数级增加，需要合理控制搜索范围和规模，在保证收敛速度的同时，增强算法的全局搜索能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效提高求解效率，缩短多个旅行商访问总路线长度，使每个旅行商的访问任务得到合理分配的并行均衡的多路线规划方法。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种并行均衡的多路线规划方法，基于各个旅行商，实现多目标位置节点的集合划分，以及各集合中目标位置节点的路径规划；其中，多目标位置节点的数量大于旅行商的数量，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A.初始化目标位置节点集合V＝{v_n|n＝1,…,N}，N表示目标位置节点的数量；以及初始化各个旅行商分别一一对应的c₁、…、c_m、…、c_M各访问集合，并针对各个访问集合c_m，定义访问集合上限容量为M表示旅行商的数量，然后进入步骤B；

步骤B.定义m＝1，由目标位置节点集合V中随机选择一个目标位置节点，作为c_m访问集合的集合中心，并在目标位置节点集合V中删除该目标位置节点，然后进入步骤C；

步骤C.判断m+1是否大于M，是则即针对所有访问集合，获得各个访问集合c_m的集合中心，并进入步骤F；否则进入步骤D；