[发明专利]基于非支配排序遗传算法的多目标屏蔽优化方法及系统

权利要求书

1.一种基于非支配排序遗传算法的多目标屏蔽优化方法，其特征在于，包括：

根据获取的辐射屏蔽场景中的源项、屏蔽层数以及各层的屏蔽材料、厚度上下限，生成初始屏蔽方案，并确定出初始屏蔽方案对应的目标函数值；其中，所述屏蔽方案包括屏蔽材料和屏蔽厚度，所述目标函数包括剂量率、屏蔽材料的体积和重量；

根据目标函数值将多个所述初始屏蔽方案按照支配关系排序，产生第一代屏蔽方案，对所述第一代屏蔽方案进行非支配关系排序，再通过遗传算子产生第二代屏蔽方案并计算相应的目标函数值；将所述第一代屏蔽方案和第二代屏蔽方案进行合并排序，得到不同的解集，从各解集中依次选择屏蔽方案到下一代屏蔽方案，更新下一代屏蔽方案对应的目标函数值，直到满足终止条件；

根据优化后的屏蔽方案，输出当前辐射屏蔽场景下的屏蔽材料和屏蔽厚度。

2.如权利要求1所述的基于非支配排序遗传算法的多目标屏蔽优化方法，其特征在于，所述源项包括总源强和能谱；将辐射屏蔽场景中的源项和初始屏蔽方案输入至粒子输运方程中，计算得到剂量率、屏蔽材料的体积和重量。

3.如权利要求1所述的基于非支配排序遗传算法的多目标屏蔽优化方法，其特征在于，所述非支配关系排序为给定每个屏蔽方案的目标函数值，按照层级由高到低进行排序。

4.如权利要求1所述的基于非支配排序遗传算法的多目标屏蔽优化方法，其特征在于，从各解集依次选择屏蔽方案到下一代屏蔽方案，直到屏蔽方案数目达到总的屏蔽方案数目；若下一解集的屏蔽方案数目超过所需方案数目时，对该解集上的所有屏蔽方案按照拥挤距离或参考方案排序，根据排序结果选择屏蔽方案到下一代屏蔽方案，直到屏蔽方案数目达到总的屏蔽方案数目。

5.如权利要求1所述的基于非支配排序遗传算法的多目标屏蔽优化方法，其特征在于，采用基于参考方案的排序算法来强调屏蔽方案中非支配且距离相对于参考方案较近的屏蔽方案，具体包括：构造理想方案转换目标函数，确定每个坐标轴极限点并构造超平面，然后求出截距并归一化目标函数；

确定超平面上的参考方案，关联每个屏蔽方案和参考方案，确定每个屏蔽方案距离最近的参考方案的参考线；所述参考线为参考方案和理想方案之间的连线；

对于已关联方案数目最少的参考线，进行多次如下操作，直到下一代方案数目等于总方案数目为止：

当参考线已关联方案数目为0时，保留当前解集距离相应参考方案较近的方案；当参考线已关联方案数目大于0时，随机从当前解集关联到参考方案的屏蔽方案中选择一个进入下一代屏蔽方案。

6.如权利要求1所述的基于非支配排序遗传算法的多目标屏蔽优化方法，其特征在于，设定目标函数的下界和上界；若目标函数小于下界，则目标函数增加一个用于表征目标函数偏离下界程度的偏移量；或者，若目标函数大于上界，则目标函数增加一个用于表征目标函数偏离上界程度的偏移量。

7.如权利要求1所述的基于非支配排序遗传算法的多目标屏蔽优化方法，其特征在于，对于所述屏蔽材料采用整型编码；和/或，对于所述屏蔽厚度采用实型编码。

8.一种基于非支配排序遗传算法的多目标屏蔽优化系统，其特征在于，包括：

生成模块，用于根据获取的辐射屏蔽场景中的源项、屏蔽层数以及各层的屏蔽材料、厚度上下限，生成多个初始屏蔽方案，并确定出各初始屏蔽方案对应的目标函数值；其中，所述屏蔽方案包括屏蔽材料和屏蔽厚度，所述目标函数包括剂量率、屏蔽材料的体积和重量；

优化模块，用于根据目标函数值将多个所述初始屏蔽方案按照支配关系排序，产生第一代屏蔽方案，对所述第一代屏蔽方案进行非支配关系排序，再通过遗传算子产生第二代屏蔽方案并计算相应的目标函数值；将所述第一代屏蔽方案和第二代屏蔽方案进行合并排序，得到不同的解集，从各解集中依次选择屏蔽方案到下一代屏蔽方案，更新下一代屏蔽方案对应的目标函数值，直到满足终止条件；

输出模块，用于根据优化后的屏蔽方案，输出当前辐射屏蔽场景下的屏蔽材料和屏蔽厚度。