面向航母舰载机物资保障的群组运动驱动“功能-空间”布局优化可视推演方法探索

The material support of carrier aircraft is the only way to achieve its combat effectiveness and the core competitiveness of modern aircraft carrier. The functional-spatial layout of carrier aircraft material determines the supply capability of the carrier material support system fundamentally, and contains plenty of interdisciplinary integrated research problems and technical challenges. This proposal focuses on the core problem of functional-spatial layout optimization of aircraft carrier material driven by crowd movement. We explore this problem in three aspects: (1) the complex object modeling in material functional-spatial layout of carrier aircraft; (2) the feature extraction and dynamic optimization of the process of material functional-spatial layout; (3) the interactive deduction of crowd movement for the optimization of material functional-spatial layout of carrier aircraft. Based on the above work, we construct the final optimization model of martial functional-spatial layout. Through the efficient interactive deduction of crowd movement, we can achieve optimized layout designs to meet various dynamic requirements for operational plans. This provides a new tool for the design and optimization of the functional-spatial layout of carrier aircraft material.

舰载机物资保障是航母舰载机形成战斗力的唯一现实途径，是现代航母的核心竞争力。物资“功能-空间”布局从根本上决定了舰载机物资保障系统的供应保障能力，蕴含着丰富的多学科交叉科学难问题与技术挑战。本课题围绕“航母舰载机物资功能-空间布局优化”这一核心科学问题，以群组运动可视推演为技术手段，重点开展三方面的研究工作：（1）航母舰载机复杂物资功能-空间布局对象建模；（2）物资功能-空间布局过程特征提取与动态优化；（3）面向物资功能-空间布局优化的群组运动交互推演。在上述工作的基础上，构建群组运动驱动的航母舰载机物资功能-空间布局优化模型，通过高效的交互式群组运动推演，实现可满足各种不同动态作战需求的物资贮存布局方案设计，为航母舰载机物资功能-空间布局设计与优化提供新的研究思路与方法手段。

舰载机物资保障是航母舰载机形成战斗力的唯一现实途径，是现代航母的核心竞争力。物资“功能-空间”布局从根本上决定了舰载机物资保障系统的供应保障能力。本课题围绕“航母舰载机物资功能-空间布局优化”这一核心科学问题，以群组运动可视推演为技术手段，重点开展了三个方面的研究工作：（1）航母舰载机复杂物资功能-空间布局对象建模；（2）物资功能-空间布局过程特征提取与动态优化；（3）面向物资功能-空间布局优化的群组运动交互推演。在本项目的资助下，经过项目团队四年的共同努力，高质量完成了原定研究计划内容。具体的，提出了面向航母物资功能-空间布局设计与优化方法，支持设计人员进行功能-空间布局的全局快速设置和局部细节微调，有效提升了设计效率和质量；研制了交互式物资-空间布局设计与优化软件平台，被相关行业应用单位参考借鉴和集成使用，取得良好的应用效果；提出了不同任务场景下的系列群组运动控制与仿真方法，为空间布局设计和相关研究领域提供了良好的仿真评价工具。上述研究成果也被迁移应用于河南省第二批新冠病毒防控应急科研攻关专项，为政府部门制订复工复产决策提供科学支撑。发表学术论文21篇，其中IEEE/ACM汇刊和CCF A类13篇，2篇ESI高被引论文，3篇热点论文；研发了1套交互式航母舰载机物资-功能空间布局优化原型系统，核心参与规划设计了面向舰载机出动架次率提升的“航空保障作业规划与推演系统”，并主要负责空间布局设计与群组仿真评价模块；申请国家发明专利13件，获批3件；联合培养博士研究生1人，培养硕士研究生17人。