时间：2023-02-21 17:08:15
【关键词】移动机器人；动态环境；遗传算法；路径规划
移动机器人路径规划就是移动机器人从初始出发点，在一个有障碍物的环境中，找到一条从初始点到目标点的无碰撞最优路径。本文在分析了目前各种路径规划方法优缺点的基础上，采用遗传算法来解决动态环境下移动机器人的路径规划问题。首先针对路径规划问题的特点，对遗传算法的各个环节进行了细致的分析，包括地图环境的建立，染色体的表示和编码、适应度函数的设计，遗传操作算子的设计，算法参数的分析和选取等。然后基于MATLAB和VC++可视化编程语言，开发了基于遗传算法的机器人的路径规划仿真系统。并在动态环境下开展了移动机器人的仿真实验，分析了实验结果。
一、遗传算法
遗传算法是基于自然选择和遗传学原理的搜索算法。它将“适者生存”这一基本的达尔文进化理论引入串结构，并且在串之间进行有组织但又随机的信息交换。伴随着信息交换的进行，优良的品质被逐渐保留并加以组合，从而不断产生出更佳的个体。遗传算法的基本思想是：在问题的求解过程中，把搜索空间视为遗传空间，把问题的每一个可能解看作一个个体，个体里面有基因，所有的个体组成群体。依据某种评价标准对每一个个体进行评价，计算其适应度，并根据适应度对每一个个体进行选择、变异和交叉操作，淘汰适应度小的个体，留下适应度大的染色体，从而得到新的群体，新的群体优于旧的群体。对新的群体再施加自然选择法则，结果一代胜过一代，直到达到预定的优化标准。以上就是遗传算法的基本原理。
二、移动机器人路径规划建模
本文在对移动机器人路径规划时采用栅格法来表示，即用大小相同的栅格来划分机器人的工作空间。首先，移动机器人通过势场生成一个障碍物地图，然后机器人利用障碍物地图来规划一条安全的路径，该路径是使机器人由起点运动到终点的一条无碰路径。障碍物的位置一旦被传感系统如视觉传感器探测到，则赋给与那些位置相对应的栅格一定的初始值，并根据规定的减函数向相邻栅格传播，这样就得到一张障碍物地图。在地图中，用“0”来代表开放的空间，“1”代表障碍物或墙壁，“8”为起始点，“5”为出口。整数表示的地图数组如图1所示：将环境空间划分为独立的栅格空间；首先将环境空间的每个栅格初始化为0；探测障碍物所占据的部分栅格；把1赋给障碍物所占据的栅格；在障碍物地图中，被占栅格上、下、左、右的四个相邻栅格的值neighbor通过规定的减函数decrease来计算，直到计算值小于或等于0，即neighbor [Edirection]=decrease（s，dtreclion），其中direction为0，1，2，3，表示赋值为0的左右四个相邻栅格，s为当前栅格的值，在屏幕上显示的仿真效果图如图1～2所示：
三、基于遗传算法的路径规划实现
（1）问题定义。本文研究的移动机器人运动环境为二维平面空间，环境中的静态障碍物已知，动态障碍物可以探测。这样使得问题便于着手，有利于把重点放在探索遗传算法在这类问题的实际应用上来，为今后研究三维空间内机器人的运动路径规划打下基础。本文将移动机器人视作一个质点，即不考虑机器人的尺寸。本文的目标是要在静态环境和具有少量动态障碍物出现或运动的环境里，为机器人找到一条从当前位置到目标位置的行动路线，要求这条路径满足以下条件：该路径不与任何障碍物发生冲突；该路径应尽可能短；该路径应与障碍物保持一定的安全距离；该路径应尽可能平滑。（2）遗传算子设计。优胜劣汰是设计遗传算法的基本思想，它应在选择、交叉和变异等遗传算子中得以体现，并考虑到对算法效率与性能的影响。一是赌法选择。赌法是把种群中所有个体适应度的总和比作一个轮子的圆周，每一个个体按其适应度的大小占轮子不同大小的扇区。轮子随即旋转后停在哪个扇区，对应的个体就被选中。具体步骤如下：计算每一个个体的适应度值f（xi）；累加所有个体的适应度值SUM=∑f（xi），并记录每一个个体的中间累加值S_mid；产生一个随机数N，0
三是变异算子。变异运算模拟生物在自然界中因各种偶然因素而引起的基因突变。它提供了种群中遗传基因类型的多样性，当交叉操作产生的适应度值不再进化且没有达到最优时，就意味着算法的早熟收敛。这种现象的根源在于有效基因的缺损，变异操作在一定程度上克服了这种情况，有利于增加种群的多样性。
其程序如下所示：Mutate（vector &vecBits）；{for（int curBit=0；curBit
四、路径规划仿真研究
移动机器人的动态环境路径规划是个相当困难的问题。本文所研究的动态环境限于机器人运动空间里一直存在一个或多个不断移动的障碍物。与A*算法进行比较图4（a）为A*算法的仿真结果。图4（b）为本文所用的遗传路径规划方法的仿真结果。由图4和表1数据可得，本文所研究的路径规划方法具有时间短，路程优，可视性强的特点，并能有效的实现路径规划。
本文在分析比较目前各种移动机器人路径规划算法的优缺点的基础上，对采用遗传算法解决静态和动态环境里路径规划问题的方法作了进一步的分析研究。通过在多个复杂程度不同的环境下，分别进行静态和动态情况下的仿真，仿真结果表明，该算法能够成功地规划出近似最优的路径。
参 考 文 献
[1]徐国华，谭民．移动机器人的发展现状及其趋势[J]．机器人技术与应用．2001，20（2）：45～51
[2]龚进峰．数字势场和遗传算法的机器人路径规划的方法[J]．天津大学学报．2002，10（2）：75～78
[3][美]Mat Buckland.Ai Techniques for Game Programming[J]．北京：清华大学出版社，2006
[4]赵翊捷，陈卫东．基于地图的移动机器人定位技术研究[D]．上海：上海交通大学．2002
[5]王仲民，岳宏．一种移动机器人全局路径规划新型算法[J]．机器人．2003（2）：152～155
[6]王醒策，张汝波，顾国昌．基于势场栅格法的机器人全局路径规划[J]．哈尔滨工程大学学报．2003，24（4）：170～172
[7]李智军，吕恬生．遗传算法在自主移动机器人局部路径规划中的应用[J]．机械设计．2000，12（7）： 27～28
【关键词】数学模型 动态规划 多阶段投资决策
一. 引言
多阶段决策问题是投资者在连续的几个投资阶段中每个阶段里都进行投资， 其目的是使得到最后一个投资阶段结束时， 投资者进行多次投资的收益总和尽可能大， 这些投资阶段之间是相互关联的， 面对众多的投资项目， 如何合理的安排资金成为决策部门关心的焦点， 而动态规划方法的关键在于正确写出基本递推关系式， 首先将问题的过程分成几个相互联系的阶段， 恰当的选取状态变量和决策变量及定义最优值函数， 从而把一个大问题化成一族同类型的子问题， 然后逐个求解， 即从边界条件开始， 逐阶段递推求优， 在每个子问题求解过程中均利用了它前面的子问题的最优结果， 依次进行， 最后一个子问题所得到的最优解就是整个问题的最优解.
二. 动态规划在多阶段投资组合中的应用
1.案列介绍
假设某公司决定将60万元投资4个工厂， 该公司希望通过合理分配资金确定最优组合，使所获得的投资收益最大， 经调查各个工厂所获得收益和投资额如图所示.
投资额与收益额 （单位： 万元）
2.建立动态规划模型
由于动态规划问题的特殊性， 我们将它看作一个多阶段决策问题， 分阶段来解决， 为此， 我引入以下各参数：
（1）s――投资总额
（2）n――投资组合中的项目数
（3）uk――决策变量，分配给第K个项目的资金
（4）sk――状态变量，分配给前k个工厂的资金
（5）sk-1=sk-uk――分配给前k-1个工厂的资金
（6）gk（uk）――阶段目标函数，对第 个项目投资 所获得的收益
（7）fk（s）――目标函数，以数量为 的资金分配给前 个工厂所得到的最大利润值
当k=1时，
当1
3. 利用动态规划模型求解
第一阶段： 求f1（s） ， 则
第二阶段： 求 ，
最优策略为（40，20）， 此时最大利润值f2（60）=120万元.
同理可得其他f2（u2）及最优策略
第三阶段： 求f3（u3），
同理可求得其他f3（u3）的值
第四阶段： 求f4（60）， 即问题最优策略
所以最优策略为（20，0，30，10）， 最大利润为160万元.
4.模型的意义分析
本文针对多阶段资产投资问题， 以最终的总收益尽可能大为决策目标的资产投资组合问题的一个多阶段动态规划决策模型， 利用动态规划的顺序法求得多阶段投资的整休最优投资组合.
参考文献：
[1]胡元木，白峰. 动态规划模型在股票投资组合中的应用， 山东社会科学， 2009；09（39）.
一、动态管理
按照《中华人民共和国城乡规划法》的要求，我国实行“一书两证”的规划审批制度，即项目建设应取得城市规划主管部门核发的选址意见书、建设用地规划许可证和建设工程规划许可证。然而一个建设项目在其完整的生命周期中会不断发生属性的变化，例如建设用地的用地性质、位置和界限的变更，建设工程的扩建、改建、翻建及道路改造，项目产权变更等等。这些变化客观上要求城市规划主管部门不断变更原有规划审批的结果，而从项目的成套性出发，在对规划管理审批档案（以下简称审批档案）的管理中，就要始终保持动态跟踪的机制，这样才能确保审批档案内容的完整、准确。因此，动态管理是审批档案管理的基本方式。
所谓动态管理就是指为保证审批档案内容始终与其记录的规划审批业务的一致性，档案内容应根据其记录对象的变化而变化，其管理方式必须适应档案内容不断变化的要求，随时反映规划审批管理的最新状况，提供及时、有效的档案服务。
二、审批档案动态管理的实现
审批档案的动态管理在不同的历史时期有不同的实现方式。
1、实体完全撤并卷方式
从上世纪50年代至90年代末，审批档案的动态管理普遍采用这种方式。所谓“实体撤并卷”是撤卷与并卷的统称。在传统的档案整理原则指导下，审批档案以建设项目为保管单位进行立卷。“撤”指当原有审批结果被撤销时，将内容已被废止的档案从原案卷中撤出，进行单独保管或定期销毁；“并卷”指当不改变原有审批结果时，原档案内容及顺序不变，只是将新形成的反映变更内容的档案插入相应案卷。
实体完全撤并卷是审批档案动态管理的原始方式，即项目规划审批结果的所有变更都是通过档案实体排列方式的变化来完成的。其特点是项目成套和符合经办人员的利用习惯。规划审批的经办人员在受理一个项目的变更申请时，必须调阅该项目以往的审批结果。档案实体的撤并卷方式正好将项目全部档案集中，在提供利用上信息完整的优势非常明显。
但是，实体完全撤并卷方式也存在很多问题。一是档案实体整编工作量大。不仅档案实体有频繁的“撤”、“并卷”操作，当原有案卷内容改变后，与之相关的各种登记、目录、备考等信息都要做出相应调整。二是难以保证档案的完整。档案实体的撤并卷是以许可证为核心进行的，而如果一个项目的变更未通过许可，其文件材料的归属就成为了问题。这部分未通过许可的文件被称为过程资料，习惯上由经办人负责保存，因此遗失比较严重。随着计算机技术的发展，这一方式已逐步被淘汰。
2、“半撤并卷”方式
20世纪90年代前后，随着城市建设的不断发展，规划审批业务量越来越大，规划审批变更的情况也越来越多。档案部门为了缓解频繁的“撤并卷”压力，在计算机辅助管理条件下，对前一时期实体完全撤并卷的方式进行了改良，根据是否有行政许可结果的变更（即是否核发新的许可证）来区分是否进行并卷。如果项目或土地情况的变更经过行政审批颁发了新证书，过程完整，则新产生的文件单独立卷，不进行前期有关文件实体的并卷，只在原有证书上作注销标记，同时利用计算机建立新旧案卷间的信息关联；如果审批结果未获通过，即未核发新的许可证，则办理过程中新形成的各种函复、复函文件还必须与原项目的档案案卷进行并卷保管。
这种管理方式虽然也是以项目为单位组织案卷，但在项目内保持了许可证的相对独立性，这样既可以保证档案实体的相对稳定，同时又减少了档案整编的工作量，也基本能满足现实的利用需求。与完全撤并卷不同的是，这一方式的实施需要依赖计算机辅助管理。
3、按规划审批阶段管理方式
按规划审批阶段管理（以下简称阶段管理）方式，是2000年以后普遍采用的一种动态管理方式。它主要以信息技术为依托，不再以档案实体的变动来反映一个项目规划审批的历史变更，而是完全利用计算机的信息处理能力实现一个项目全部规划审批信息的动态关联。
阶段管理方式的特点是：1）简化整编工作。按照这种管理方式，档案部门无需再进行组卷和档案文件的撤并卷操作，实体管理稳定，避免了卷内文件目录等各种档案登记内容的频繁变更和调整。2）档案完整性得以保证。按阶段管理后，由于不再需要以许可证为核心进行案卷的组织，从源头上解决了过程资料的问题。
当然，阶段管理方式也存在一些不足。一是档案实体利用过程比较麻烦，需要在几个阶段文件中分别调取。如果实体档案利用率居高不下的话，将增加档案部门的工作压力。二是项目之间的信息关联完全靠计算机实现，一旦出现数据错误或实体排列错误，死档将难以避免。三是库房压力明显增加。按阶段管理方式将各阶段内的文件按时间流水排列，各阶段档案又不能摆放在一起，必须预留保管空间，增大了档案库房的压力。
三、当前审批档案动态管理中普遍存在的问题
现代信息技术的应用将档案人员从繁重的撤并卷工作中解放出来，但无论是半撤并卷方式还是阶段管理方式，动态管理的实现都仅局限于档案管理环节，缺乏过程控制是当前审批档案动态管理中普遍存在的问题。
1、缺乏有效控制档案完整、准确的措施
当前，审批档案的管理普遍是由规划行政主管部门形成并移交档案，由城建档案馆负责保管和提供服务的。这种形成、管理与利用相分离的管理体制显示档案部门的工作是以被动接收档案为开端的，缺乏对文件形成过程的监督和控制，这也就导致了档案质量缺乏保障。
2、档案管理基础数据的重复采集
目前，审批档案管理系统存储与检索所需要的基础数据依然是由城建档案馆工作人员以手工录入的方式来完成的，不能有效利用规划审批业务系统中的数据，造成大量的重复劳动，工作效率低下；同时也增加了由于著录数据错误而导致档案无法利用的风险。
3、审批档案分散管理，难以实现规划审批业务的“一站式”服务
当前，各地审批档案的搜集范围基本局限在规划审批业务环节，但实际上在规划编制、公文流转和行政审批环节中还有一部分文件和规划审批业务的关系十分密切，是规划审批的依据性文件。由于档案类别的划分问题，这部分以公文形式存在的文件被作为机关的文书档案或其他类别的档案，与审批档案实行分别管理，而且没有与相关项目审批信息之间建立关联关系，一个项目完整的历史联系被人为地割裂。这种分散管理导致经办人在经办案件的过程中必须从不同来源查询信息，难以得到“一站式”的高效服务。
四、深化审批档案动态管理的思考
解决当前审批档案动态管理中存在的问题，深化动态管理要从前端控制和过程控制入手，同时要充分发挥现代信息技术的作用。
1、实行前端控制，确保审批档案的完整和准确。
如前所述，审批档案形成与管理和提供利用相分离的体制是难以有效保证档案完整、准确的关键因素，也是导致档案部门整编工作中大量重复劳动的主要原因。因此，档案管理部门必须进行前端控制，如制定科学的归档制度，统一数据格式，将档案管理的要求纳入规划审批业务系统，在文件形成的同时采集档案管理所需数据等。实际上，这些前端控制措施的实行并不仅仅是技术层面的问题，更重要的是观念的问题，档案部门应努力沟通，尽早落实，这样才能使审批档案这种重要的政府信息资源更充分地发挥作用。
关键词：动态规划；编程；技巧
中图分类号：J954 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 16-0000-02
首先，第一类动态规划的题目。这类问题往往直接采用递推的方式从前往后一步步记录下每一步的结果，最后得出问题的解就可以了。我们来看一个例子：
“数字三角形问题”。问题的大意是：给定一个由n行数字组成的数字三角形，如下面所示。试设计一个算法，计算出从三角形的顶至底的一条路径，使该路径经过的数字总和最大。
5（行数）
7
3 8
8 1 0
2 7 4 4
4 5 2 6 5
这道题很明显要用动态规划算法求解。假设我们要求第i行的最大值，怎么求呢？可能有的人会找每一行最大的数，但这样是行不通的，因为我们要找到一条路径，也就是上一行与下一行选的数必须不能隔数字。那怎么办呢？我们如果要找第i行的最大值，可以从第i-1行来找。对于第i行的每一个数字，通过选第i-1行中符合题目要求的数字，求出到该数的路径的最大值。我们最后求出的第n行的最大值中求出最大的即可。
附上代码（c语言）：
#include
int main（）
{
int n，i，j，max；
int num[120][120]；
int sum[120][120]；
scanf（"%d"，&n）；
for（i=1；i
{
for（j=1；j
{
scanf（"%d"，&num[i][j]）；
}
}
sum[1][1]=num[1][1]；
for（i=2；i
{
for（j=1；j
{
if（j==1）
{
sum[i][j]=sum[i-1][j]+num[i][j]；
}
else if（j==i）
{
sum[i][j]=sum[i-1][j-1]+num[i][j]；
}
else
{
if（sum[i-1][j-1]>sum[i-1][j]）
{
sum[i][j]=sum[i-1][j-1]+num[i][j]；
}
else
{
sum[i][j]=sum[i-1][j]+num[i][j]；
}
}
}
}
max=0；
for（i=1；i
{
if（sum[n][i]>max）
{
max=sum[n][i]；
}
}
printf（"%d＼n"，max）；
return 0；
}
其次，第二类动态规划算法。这类动态规划算法往往不像第一种那么直接往后递推就可以了。这类问题往往要借助于前面求解过的子问题，而且不一定是刚刚求解过的子问题。其实这类问题有点分治法的意思，但是可以记录下已经求解过的子问题的结果，不必再在后面的问题中求解一遍。我们来看一个典型的例子——“0-1背包问题”：
题目大意是，有一个背包容量为v，还有若干个宝物，第i个宝物的价值为v[i]，容量为w[i]。试设计一个算法，在背包容量范围内，把总价值最大的宝物总和加入到背包内。数据输入实例：
4（宝物个数） 6（背包容量）
1 4 （第一个宝物的容量和价值，下同）
2 6
3 12
2 7
这个问题怎么分析呢？我们假设已经装到第i个宝物了，容量为m时最大价值为f[m]。那么这时最大的价值为多少呢？如果第i个宝物装到了背包中，那么这时价值为f[m—w[i]]+v[i]，如果不装呢，价值仍为f[m]。取其中最大值。这里求数组f的各个元素时，我们可能需要前面求过的子问题。
附上代码（c语言）：
#include
int main（）
{
int dp[13000]，n，m；
int w[3500]，d[3500]，i，j；
scanf（"%d%d"，&n，&m）；
for（i=1；i
{
scanf（"%d%d"，&w[i]，&d[i]）；
}
memset（dp，0，sizeof（dp））；
for（i=1；i
{
for（j=m；j>=w[i]；j--）
{
if（dp[j]
{
dp[j]=dp[j-w[i]]+d[i]；
}
}
}
printf（"%d＼n"，dp[m]）；
return 0；
}
最后，我们来看第3类动态规划问题。这类动态规划牵涉到了数据结构的内容，对我们这部分的学习以及抽象出算法模型的能力有比较大的要求。我们必须先对这部分的数据结构有自己的理解和体会，然后才能用算法的知识求解这类问题。我们来看一个问题：
“加分2叉树”。 设一个n个节点的二叉树tree的中序遍历为（l，2，3，…，n），其中数字1，2，3，…，n为节点编号。每个节点都有一个分数（均为正整数），记第j个节点的分数为di，tree及它的每个子树都有一个加分，任一棵子树subtree（也包含tree本身）的加分计算方法如下：
subtree的左子树的加分× subtree的右子树的加分+subtree的根的分数
若某个子树为主，规定其加分为1，叶子的加分就是叶节点本身的分数。不考虑它的空子树。
试求一棵符合中序遍历为（1，2，3，…，n）且加分最高的二叉树tree。要求输出；
（1）tree的最高加分
（2）tree的前序遍历
【输入格式】
多组测试数组，对于每组：
第1行：一个整数n（n
第2行：n个用空格隔开的整数，为每个节点的分数（分数
【输出格式】
第1行：一个整数，为最高加分（结果不会超过4，000，000，000）。
第2行：n个用空格隔开的整数，为该树的前序遍历。
【输入样例】
5
5 7 1 2 10
【输出样例】
145
3 1 2 4 5
这个问题就用到了2叉树的知识。我们首先得对树有一定的了解，必须了解树的各种遍历方式，先序遍历，中序遍历，后序遍历。
先序遍历，也叫先根遍历，遍历的顺序是，根，左子树，右子树
中序遍历，也叫中根遍历，遍历的顺序是，左子树，根，右子树
后序遍历，也叫后跟遍历，遍历的顺序是，左子树，右子树，根
然后我们来分析这道题。
设节点d为最优的根节点，那么可以把这棵树分成[1，d-1]和[d+1，n]，这颗树的加分为子树[1，d-1]的加分与子树[d+1，n]加分的乘积与d的加分的和，而[1，d-1]和[d+1，n]的加分也可也一定是最优加分，所以这个题具有最优子结构，那么可以用动态规划。
设f[k，j]为子树k到j的最高加分，求f[k，j]的最优值，就要求f[1，d-1]和f[d+1，n]的最优加分，那么枚举根节点p，则有
f[k，j]的最优值=f[k，p-1]*f[p+1，j]+v[p]（k
规划方程为f[k，j]=max{f[k，p-1]*f[p+1，j]+v[p]}（k
【关键词】微弱目标 检测前跟踪 动态规划
TBD技术直接对原始数据进行处理，避免了恒虚警率处理带来的信噪比损失，适合于强杂波、噪声背景下的弱小雷达目标检测，在雷达信号处理中引起了广泛关注。利用动态规划算法实现TBD的思想，运用分级决策和最优性原理，将弱目标的轨迹搜索问题转换为最优寻迹问题，将指标函数的高维最优化问题转化为一系列的一维最优化问题。利用动态规划算法实现TBD的思想首先是由Yair barniv提出的，Yair barniv根据贝叶斯理论，利用概率密度函数构造出了最优化决策过程中的指标函数，后来James Arnold构造出一个似然比指标函数，能够检测到信噪比在0db以下的目标，且改善了非高斯噪声下的检测和跟踪性能。S.M.Tonissen直接利用目标量测幅度值构造指标函数，抛弃了对目标回波和噪声背景统计特性的严重依赖。该方法的检测性能较好，但跟踪能力较弱。A.J.Leigh利用极值理论简化了动态规划的搜索累积过程，在非高斯环境下，确保检测概率和虚警概率的同时减少了存储量和计算量。国内外不少研究人员进行了比较深入的研究，取得了不少的成果，然而在彻底解决该算法的能量扩散、合理选取积累域检测策略、提高实时性和降低存储量等方面仍然有待于进一步的探讨和研究。
1 检测前跟踪理论
TBD技术，首先对系统接收到的原始观测数据进行背景杂波、噪声的预处理（过滤），然后对预处理后的数据进行轨迹跟踪，沿目标可能经过的各种轨迹进行函数值积累（通常以信号能量作为积累变量），然后设置检测门限对多个最终积累值进行比较判断，在保持一定的虚警概率条件下，检测出目标真实点迹，并恢复目标航迹。其技术重点在于轨迹检测的过程。
TBD算法结构流程如图1所示。
检测前跟踪方法主要有以下优点：
（1）直接对原始观测数据进行未作门限设置的处理，从而保证了微弱目标不被漏检，这一点非常适合弱小目标的检测与跟踪。
（2）通过对多帧数据进行累积作为检测函数值，整个过程抗干扰能力比较强。
TBD算法实质上是用穷举法搜索所有可能的目标轨迹，实现起来运算量非常大，为了减少运算量，运用动态规划方法实现，利用递归的方式寻找局部最优解，确定目标的最优航迹。
2 以幅值作为目标函数的DP-TBD算法
2.1 系统模型
以目标测量幅值作为阶段函数，以单目标为例，假设目标匀速运动，采用x-y直角坐标系，目标运动的状态空间模型为：
（2-1）
其中，
，T为目标两帧间的时间间隔，F是转换矩阵。
假定普通的测量传感器由N×N个分辨单元组成，每个分辨单元的分辨率为Δx×Δy，且Δx=Δy=Δ，每一个时间阶段的测量值都被记录在相应的一个单元方格中。这样就构成了一个N×N维的数值矩阵：
（2-2）
其中，1≤i，j≤N，zi，j（k）是单元格（i，j）中记录的测量值。
（2-3）
A（k）代表目标的幅值。wi，j（k）是噪声，这里假设噪声是独立同分布的。目标的幅值变化可能有一定的分布规律，这里不需要知道它的分布规律，只要满足它的均值大于噪声的均值即可。这在实际情况下，对感兴趣的目标总能成立。
目标的航迹定义为从时间1到K的一系列连续的状态序列x（k）={x，，y，}的集合，表达式为：
（2-4）
我们所要研究的问题是：通过量测序列，运用动态规划算法最大限度的求出目标的实际（最优）航迹，即状态序列Xk。
2.2 DP算法流程
（1）初始化：对k=1时刻的所有状态
（2-5）
（2-6）
（2）循环递推：2≤k≤K，对k时刻的所有状态Xk，
（2-7）
（2-8）
其中，最大值是指所有转移到k阶段的有效状态Xk-1上求取的最大值。
（3）判决：
（2-9）
找出满足上式条件的状态，VT是一个门限。
（4）回溯航迹：从（3）中得到的每一个，由终点开始，利用下面逆序递推公式，逐步导向起点，从而求出目标的估计航迹。
（2-10）
3 基于DP-TBD的改进算法
3.1 方向加权DP-TBD法
由于DP-TBD算法本身固有目标能量扩散，形成“团聚效应”的缺点，而且如果在强杂波背景下，能量扩散比较严重时，极易产生虚警点，造成伪航迹。为了克服这一缺点，“方向加权”法的思想应运而生。由于目标的运动是不后退的，所以相邻帧间的目标运动也是不后退的，可以根据前一帧目标运动的方向，给当前帧目标运动的搜索窗内各状态点赋以方向权值，即给成为目标点可能性较大的状态点赋以较大的权值，给可能性较小的状态点赋以较小的权值，这样对目标前进方向进行了控制，减小累积过程中能量的扩散机会，这就是方向加权的基本思想。
设对目标进行连续K帧的能量累积，在每一帧的累积中给前一帧的阶段值函数引入方向加权系数s（α），α是前两帧目标运动的方向夹角，S是α的函数，根据方向加权的思想，s（α）应该满足这样的条件：当α较小时，s（α）的值较大；当α较大时，s（α）的值较小。即就是允许目标运动有较小的机动。图2描述了方向加权思想。
图2中，k-2阶段目标运动的坐标点为A（x2，y2）， k-1阶段目标运动的坐标点为B（x1，y1），k阶段目标可能运动到坐标点C（x0，y0），方向夹角α的计算公式为：
（3-1）
式中，α的取值范围为α≤|90°|。
方向加权法对能量扩散的抑制强弱主要由其方向加权系数决定，本文提出了另一种新的加权系数，对DP算法的能量扩散有很好的抑制作用，表达式为：
（3-2）
3.2 二次判决检测方法
二次判决检测法是对超过门限的所有目标进行分析判断，该方法不仅可以剔除由能量扩散引起的虚假目标，还能将由强噪声引起的虚假目标点删除。
由于真实目标周围一定伴随着多个由“团聚效应”引起的虚假目标点，所以可由这种特性对候选目标集合进行处理，从中提取出真实目标点来。具体做法是：
对传统DP-TBD的算法步骤稍作改动，其他步骤不变，只将其中第三部分判决作如下改动：
对超过门限VT的候选目标集进行二次的检测分析，每一个候选目标的运动参数由该目标所在的坐标单元和总的累积值组成，即，
（3-3）
（3-4）
If
{计算个数m}
If
{保存对应的，删除m个虚假目标点}
Else {删除对应的}
具体做法是以积累值最大的那个候选目标参数作为基准，记为，认为它是一个可能的真实目标点，将它与其余n-1个目标参数进行比较，将取值在一定范围R内的目标视为由该可能真实目标“团聚效应”产生的虚假目标点，计算虚假目标点数m。由于强噪声产生的虚假目标没有“团聚效应”的特性，其附近不可能伴随较多的虚假目标点，因此，若m小于规定的点数，则认为这个可能的真实目标点是一个强噪声虚假目标，将其删除；反之，将此目标从候选目标集转移到真实目标集中保存，同时删除m个虚假目标点。当第一次做完后，再对剩下的重复上述步骤，直至候选目标集中没有目标为止。
二次判决DP法的检测精度分析：
设有两个目标，其初速度分别为，每个距离单元长度为L，起始坐标分别为，积累帧数为K，一帧累积时间为T，状态转移数为（，和分别是x和y方向的状态转移数），则最后检测要想将两个目标区分开，至少要满足下面条件之一：
（3-5）
或
（3-6）
3.3 改进算法
方向加权方法对目标的运动方向进行控制，对整个搜索阶段进行处理，从而改善目标能量扩散问题，还可以减少运算量；二次判决方法是对判决后（末阶段）超过门限的数据进行处理，不仅剔除由“团聚效应”引起的虚假目标点，还能将由强噪声引起的虚假目标点删除，同时可以确定目标数量。将上述两种方法结合，使算法对“团聚效应”的控制应用于整个目标运动过程之中。
仿真实验分析
参数设置：测量传感器大小N×N=55×55，积累帧数K=15，有效状态转移数为4，目标1，幅度恒定A=2.25，初始位置为，初始速度为；目标2，幅度恒定A=1.9，初始位置为，初始速度为；两目标速度有较小的机动，加速度为由MATLAB均匀分布函数rand（）产生，服从0到1上的均匀分布，门限=25， 所采用的半径值R=2，，附加噪声，对目标状态离散时，采取向下取整。
图3是两目标有较小机动时采用方向加权和二次判决相结合的改进DP-TBD方法跟踪检测目标航迹恢复图，目标航迹末梢处没有虚假航迹，算法的跟踪检测能力比较好。图4是两目标的能量累积图，直观的展现出目标能量的累积过程。
4 结束语
本文简要阐述了检测前跟踪和动态规划基本理论，主要分析和讨论了两种抑制能量扩散的方法：方向加权法和二次判决检测法，同时使用了新的方向加权系数。最后提出了将方向加权法和二次检测判决法相结合的DP-TBD改进算法，使算法对“团聚效应”的控制应用于目标运动的整个过程之中，从而进一步减少虚假航迹的产生，同时减少了计算量，仿真实验表明了改进DP-TBD方法的有效性。
参考文献
[1]Y.Barniv and O.Kella.Dynamic Programming Solution for Detecting Dim Moving Targets PART II：Analysis.IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems.1987，11，AES-23（6）.776-778.
[2]J.Arnold，S.Shaw and H.Pasternack.Efficient target tracking using dynamic programming.IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems.29（Jan.1993），44-56.
[3]S.M.Tonissen and R.J.Evans.Performance of Dynamic Programming Techniques for Track-Before-Detect.IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems.1996，10，32（4）.1440-1451.
[4]A.J.Leigh and V.Krishnamurthy.Performance analysis of a dynamic programming track before detect algorithm.IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems.2002，1，38（1）.228-242.
[5]陈尚峰，陈华明，卢焕章.基于加权动态规划和航迹关联的小目标检测技术[J].国防科技大学学报，2003，25（2）：46-50.
[6]顾文彬，高梅国.基于改进动态规划的雷达微弱目标检测[A].中国航空学会信号与信息处理专业全国第八届学术会议论文集[C].2004.10.25.
[7]李涛，吴嗣亮，曾海彬等.基于动态规划的雷达检测前跟踪新算法[J].电子学报，2008，9，36（9）：1824-1828.
【关键词】新区规划 模拟生长 动态规划 滚动开发
1前言
随大都市扩张，以滚动开发主导的新城（含新区）建设持续升温。尽管规划对新城的研究逐步由特征、结构、演变等空间实体转向模式、思路等综合内容，但是从滚动开发角度探讨新城规划编制方法的研究仍很少。传统蓝图式的规划编制方法已不能应对新城滚动开发建设，尤其是在基本没有现状建设和规划基础的郊区建设新城，即使是以CA模型的空间模拟增长也难以应用或指导。
2规划背景
石家庄是因交通而催生的都市。随着京津冀一体化的加速和北京首都功能的分流，处于重要战略机遇期的石家庄有望成为传统产业扎实、新兴产业崛起的京津冀第三极。
河北省及石家庄市政府适时提出城市“北跨”发展战略，通过行政中心的搬迁，谋划在滹沱河北岸启动滹沱新区建设，拉开城市骨架，壮大中心城市，强化省会。
3滹沱新区规划
3.1现状概况
滹沱新区东至现京珠高速，西至规划京珠高速，南邻滹沱河，北至张石高速支线，总面积176平方公里。滹沱新区位于国家历史文化名城――正定古城东侧，距离800米；位于正定机场南侧，距离10公里；位于石家庄主城东北侧，距离主城中心15公里；位于东部产业区北侧，距离区产业区中心10公里。
滹沱新区现状用地以未建为主。现状用地包括村镇建设用地、水域、耕地、林地等，其中现状村镇建设用地约28平方公里，占总用地面积比例的16%，空间均质分布。
3.2发展判断
3.2.1发展定位判断：高举高打
北跨战略实施以后，石家庄将沿着逆时针发展的轨迹，形成新的发展格局。西北象限的正定古城，以历史文化保护为核心，逐步疏解人口与产业；西南象限的主城，继续推进城市更新，提升完善城市综合功能；东南象限的传统产业区，延续当前城市格局，保持产业持续发展；东北象限的滹沱新区，是新产业与高端功能聚集的创新空间，成为市级行政/文化中心、现代服务业基地、科教创新集聚区、生态宜居新城。滹沱新区将以高起点谋划、高标准定位、高质量推进，打造“低碳、生态、智慧”的城区。
3.2.2发展动力判断：分流北京
滹沱新区的建设，可以强化区域经济联系，承接首都功能分流；实现规模扩张和空间结构调整、提升城市功能与形象；利用两岸土地市场的差异，为新型产业提供发展空间，培育城市新的增长极。但对于经济实力较弱的石家庄来说，在15公里外的郊区、跨越1500米的滹沱河建设新区，心理门槛较大、分散有限投资、城市经济负担加重、发展动力相对偏弱。
可见滹沱新区不是石家庄延伸发展的必要选择，而是跨越发展的必然选择。滹沱新区必须通过开发模式的合理选择，强化动力、弥补不足。
3.2.3开发模式判断：滚动开发
滹沱新区近期需要以行政中心搬迁等大型公共投资吸引人气、产生带动效应，也要着眼于长远发展格局，其开发需要巨大的资金支持。由于石家庄自身财政有限、经济实力相对较弱，这就决定了滹沱新区的开发需要将土地资本与金融资本、社会资本相结合的模式，即滚动开发模式。滹沱新区必须坚持基础设施建设与招商引资并举，项目建设与环境营造互动，通过滚动开发的模式实现城市建设的市场化，促进城市建设投入产出的良性循环。
4阶段化的动态规划思路
4.1动态规划的选择
正如B•麦克洛夫林所说:“规划不只是一系列理性的过程,而且在某种程度上,它不可避免地是特定的政治、经济和社会的历史背景的产物。”在新城建设中需要动态的规划帮助政府吸引投资、实现滚动开发，这是传统蓝图式的编制方法难以做到的。
其实, 动态规划的思想首先诞生于社会学、经济学等模糊领域，后来才引发结构规划、行动规划、程序规划以及连续规划等相关理论与实践。动态规划原意是把研究问题分成若干个相互联系的阶段，对每个阶段都作出决策，从而使整个过程达到最优化。
4.2滚动开发模式下发展阶段的划分原则
新区发展阶段的划分与所采用的开发模式密切相关。滚动开发模式将形成“以土地吸附资金――以资金提升土地价值――土地吸附更大规模资金――不动产迅速升值――快速推动开发”的过程。滚动开发模式的过程特征，决定了滹沱新区发展阶段的划分原则。
4.2.1城市整体的有序协调
滚动开发模式需要从城市整体发展的角度出发，把新区作为有机组成部分，依据政府和市场可能的投资力度，以整体性和有序性为原则，承担城市的部分功能，实现城市经济的空间平衡与协调发展。
4.2.2开发时序的近实远虚
在发展时序上，滚动开发必须做到开发一片、成效一片，通过“以点带面、以面成片、最终形成整体”的一系列发展阶段。近期起步阶段至关重要，必须落实项目、突出形象、塑造信心。其建设成效影响土地与资金的循环状态。市场投资的信心，决定新区开发的成败。由于难以准确预测中远期的市场需求，对中远期发展阶段则提出较粗线条的规划引导。
4.2.3目标定位的分期诠释
为保证滚动开发的动态过程中实现新区长远的目标定位，需要将整体的目标定位分解到各发展阶段，并预留一定的弹性。通过对已开发阶段的目标定位评估，并反馈到下一阶段的目标定位，从而对总体的目标定位进行落实和衔接，方便操作管理。
4.2.4结构布局的有序组合
滚动开发模式下的结构布局，需要寻求一种各发展阶段相对合理、有序发展、顺利衔接，总体格局完整的动态布局方法。在滹沱新区规划编制中，采用“南北条码、东西推进”的布局思路。南北条码即由南向北布置公共服务、居住社区、科技创新、产业园区等块状条码；东西推进即按照分期，以南北条码为基点逐步由西向东推进。
4.2.5支撑系统的合理衔接
新城开发与支撑设施同步建设，加大生地与熟地的低价差，调控建设资金和投资力度，这是滚动开发模式的要点。以水、电、气、热、文、教、体、卫等支撑系统，各发展阶段需要保证配套的独立性，形成相对合理系统，避免前一阶段对后一阶段发展形成妨碍，同时保证新区各支撑系统的完整性。
因此，滹沱新区的发展阶段划分将淡化时间的分期，确定以滚动开发的成效和可持续生长进行阶段划分。发展阶段划分为四个：起步阶段、拓展阶段、提升阶段以及远景阶段。
4各发展阶段的模拟生长
4.1起步阶段
起步区的选址至关重要。第一，尽量依托老城发展，占据标志性区位；第二，主要功能与启动项目要基本落实；第三，重拳出击，营造完整环境与强烈形象，彰显新区开发的信心。
按照石家庄的经济实力和新区的建设标准，起步区规模过小无法形成足够的吸引力，过大则周期过长。起步阶段规划选择面积约27平方公里，其中可出让用地约12平方公里。起步区以公共投资项目为先导，生长动力包括：行政中心、会展中心、文化中心、体育中心、园博园、金融服务后台基地、商务办公及部分总部基地。
4.2拓展阶段
当起步区20平方公里的核心区基本建成，即可启动下一阶段的拓展区建设。基于市场对资源价值判断基础上，规划顺应由西往东的滨水岸线和由南往北的区域经济联系的两大生长方向进行空间布局。拓展区建设目标为商业中心、科技走廊以及宜居新城。
拓展区规划建设用地规模面积约44平方公里，以中央商业商务带和科技走廊建设为主，生长动力包括：市民广场、商务中心、市级商业中心、科技广场、产业服务中心、企业总部、办公工业、高科技制造以及大企业庄园，配套主题公园、高端生活区及特色居住街区等功能项目。
4.3提升阶段
提升区规划建设用地规模面积约32平方公里，建设目标为职教园区带动新产业提升。生长动力包括：职教学院、教学共享中心、配套服务共享中心、创新中心、企业总部、办公工业、高科技制造以及大企业庄园，产业配套以及居住社区等功能项目。
[关键词]网站立项 系统分析 系统设计 网站测试 网站维护
一、引言
网络技术的不断成熟和发展，促进了基于网络技术的校园网站的发展。校园网站开发是一项很复杂的工作，我校根据学校实际，确定网站的定位和需求，从软件工程的角度出发，针对学校网站建设的特点和重点，整理出一套适合学校网站建设管理和控制的方法，以此来保证网站建设的高效率、高质量。
二、网站立项
校园网站建设，要成立一个专门的项目小组：学校领导、学校网络管理员、美术教师、各科室人员、计算机专业教师等8人～9人以及“计算机学会”社团学生代表5人组成，由网络管理员作为项目负责人负责对该项目的统一调度和安排。
三、网站设计开发过程
（一）系统分析阶段
建立一个网站，首要明确设计思想，编写一份详尽的需求说明书，这是网站建设成功的关键所在。
我校根据各方面的反馈意见进行认真的分析，对网站设计进行准确定位：学校网站规划要着重考虑教师和学生的需求；内容上要以学校整体宣传为主，同时也要为访问者提供其所关心的内容；内容要求及时更新；版面要求新颖有特色，同时还要增强网站的方便性、整体性和安全性。
（二）系统设计阶段
1．网站总体设计
网站设计有了一份详尽的需求说明书后，就可以根据需求说明书，对网站进行总体规划，给出一份网站总体建设方案。总体规划具体要明确网站需要实现的目的和目标；网站形象说明；网站的栏目版块和结构；网站内容的安排，相互链接关系；使用软件、硬件和技术分析说明；开发时间进度表；维护方案；制作费用；需要遵循的规则和标准有哪些等。
2．网站详细设计
总体设计阶段以比较抽象概括的方式提出解决问题的办法，具体设计阶段的任务就是把解决方法具体化、明确化，设计中应注意的问题有：
（1）网站设计的风格定位。网站要有自己的特色，设计中不要太多地考虑技术问题，而应该更多地考虑不断增加网站的内涵，要在能够动态反映学校情况的内容上下功夫。
（2）网站设计的整体性。网站设计，注意考虑网站的易维护性，技术上多采用C S S、模板等，对网站的整体风格进行定位，方便日常维护与更新。
（3）关键技术的研究及应用。网站设计中，怎样防黑，保护网站内容不被别人窃取、修改是网站建设必须考虑的技术性问题。本人主要从IIS、ASP和Access三方面来总结网站系统面临的常见的安全威胁及解决方法。
①集中管理ASP的目录，设置访问权限。在设置WEB站点时，将HTMI文件同ASP文件分开放置在不同的目录下，然后将HTML子目录设置为“读”；将ASP子目录设置为“执行”。
②对IIS中的特殊Web目录禁止匿名访问并限制IP地址。对IIS中的sample、scripts、iisadmin等web目录，通过各目录属性对话框中的“目录安全性”标签设置为禁止匿名访问并限制IP地址，并用NTFS的特性设置详细的安全权限，除了Administrator，其它帐号都应该设置为只读权限。
③防止Access数据库被下载。有效地防止数据库被下载的方法有：非常规命名法：为Access数据库文件取一个复杂的非常规名字，并把它放在几层目录下；使用ODBC数据源：在ASP程序设计中，如果有条件，应尽量使用ODBC数据源，不要把数据库名写在程序中。
④进行数据备份。运用FSO组件对Access数据库进行备份，以便在数据被破坏时进行快速恢复，尽可能多地挽回损失。
⑤对ASP页面进行加密。为了有效地防止ASP源代码泄露，可以对ASP页面进行加密。加密的方法一般有两种：一是使用组件技术将编程逻辑封装入DLL之中;二是使用微软的Script Encoder对ASP页面进行加密。
⑥后台用户注册验证。为了防止后台用户未经注册的用户绕过注册界面直接进入应用系统，我们采用Session对象进行注册验证：
‘读取使用者所输入的用户名和密码
Password = Request(“Password”)
IfUserID “hrmis” Or Password “password” Then
Response.Write“用户名错误!”
Response.End
End If
‘将Session对象设置为通过验证状态
Session(“Passed”) = True %>
进入应用程序后，首先进行验证:
If Not Session(“Passed”) Then Response.Redirect“Login.asp”
End If %>
⑦让学生参与网站设计。优秀学生参与设计，无论对丰富网站内容、提高学校网站的点击率还是扩大学校网站的影响都能起到相当大的作用。
（三）网站测试
有了网站的具体设计方案，各网站制作人员就可以全力进入开发阶段。尽量采用边制作边调试，即采用本机调试和上传服务器调试的方法，观察速度、兼容性、交互性等。
投入运行之前，需对网站需求分析、系统分析、设计规格说明和编码最终复审，还要对系统进行各种综合测试。测试结束后，制作有关文档存档，并写出一个校园网站使用说明文档。至此，网站项目建设完毕。
（四）网站的管理和更新
做好网站的管理与更新，是一个网站树立形象的根本、生存的根本。我校专门成立了安全组织机构，制定出适合我校的《校园网站管理办法》、《校园网站信息审核制度》、《校园网站异常情况案件报告制度》等规定，建立健全了各项安全管理制度。
四、结论
我校网站已经试运行一段时间，为学校的教师、学生和教学管理人员提供教学管理、教学研究、日常办公、信息交流等应用服务的平台，较好地满足了设计最初的需求。在整个设计网站的过程中，重视学校网站的“规划—设计—管理—发展”的规律，实现可持续性发展。
参考文献
[1]田原.高职院校校园网站主页设计探讨[J].十堰职业技术学院学报，2007，（7）.
[2]方照.立足校本，探索校园网建设之路[J].教育信息技术，2007，（12）.
[3]田建勇.浅析学校网站的设计与建设[J].安顺师范高等专科学校学报，2006，（6）.
[4]侯占伟，翟海霞.A S P代码厦网站安全的探讨[J].焦作大学学报，2005，（4）.
【关键词】神经动态规划 最优路径 子问题 Matlab仿真
为了减轻交通压力，人们越来越关心交通系统的智能化进程。智能交通系统主要的研究方向之一就是动态路径诱导系统，它可根据外出的人们的需求，为驾驶员提供最新的路况信息和最佳路径选择，以此避免交通拥堵现象的发生，从而优化交通状况，最终使交通时时地保持一个合理的动态分配。目前，最优路径选择的方法有很多，但是真正需要解决大型问题时，计算机需要搜索的选择范围太大，传统的动态算法基本上无法处理。1995年，神经动态规划算法被提出，该算法把复杂的问题分成若干子问题，这些子问题被拆分后更容易解决，使计算过程大幅简化，且更容易被计算机处理。采用这种方法，可准确、快速、实时、稳定地选择出最优路径，值得推广。
1 神经动态规划概述与核心思想
在解决多阶段决策问题时，动态规划大致思想为：将非常繁琐的原始问题分解为若干个阶段，这些阶段看似不相关，却是相互联系的子阶段，在找到上一阶段的解决方法以后才能处理下一个阶段，依次求出每个阶段的解，最后得到全局最佳的解。多阶段决策问题具备很强的顺序性，同时每个阶段所使用的解决方法也是随着阶段的变化而变化，所以“动态”意义就得以体现。其中交通网中最佳路径的求解就是典型的多阶段决策问题。
在路径优化中，动态规划是一种非常经典的计算方法，但在处理实际问题的时，我们肯定会遇到缺少一个完整信息或者维数灾等一系列问题，所以，引进神经网络对动态规划具有较大的解决实际问题的意义。神经动态规划如图1所示。
2 基于神经动态规划算法的最优路径实现
（1）将原来的问题分解成很多个小问题，即子阶段，并且找到每个子阶段的最优解决办法。求解多级问题的步骤为：根据每个问题的特点，划分子阶段。在划分子阶段时，必须按照一定的规则，比如根据执行决策的时间、空间的顺序等。本文用x来表示子阶段变量。
（2）求解状态和状态变量。每个子阶段具体的起始位置可以依靠自然状态来指导，其中客观条件阶段性数目的状态是自然状态中的一种，它传达每个子阶段的关键信息，此外，一组或者无后效性的变量同样可以用来表示状态变量。本文用Hx来表示第x级的状态变量。
（3）求解原问题决策变量和集合。从目前阶段到下一个阶段状态选择时，决策者需要做出恰当的决策，决策变量的范围称为集合。本文用Dx表示决策集合，用Ux表示决策变量。
（4）研究状态转移的方程。假设状态转移方程是：Hx+1=Tx（Hx，Ux）。次方程式中Tx不定，根据具体问题才能确定，如果Hx确定，一旦变量Ux确定，那么第x+1阶段状态变量（Hx+1）也将确定。
（5）研究指标函数。因为n和vi的递进性和可分离性，所以很容易找到指标函数n和vi之间的关系，显然，指标函数的求解也相对简单化。
（6）动态规划函数的基本方程。边界条件为；
，第x-m阶的最优动态规划函数是。
3 仿真结果
将上述模型，在Matlab仿真软件上进行模拟仿真，分解原始问题并确定各个子阶段的最佳方案，将这个问题用网格的形式如图2进行表示：A为起始地点，E为目标地点，从起始地点到目标终点有很多路径，假设经过每个节点需要一定的运输成本，在Matlab仿真软件上进行仿真后依据动态规则算法的要求，设定好相应的算法模型以及相应的计算公式，这样便可以找到最优路径。
由图2可以非常清楚的看出，成本最低的路线为：或者或者，成本都是110。仿真结果可以看出神经动态规划算法具有较多优点：得到清晰运算结果；很容易找到全局的最优路径；可以找到一组完善的解，有利进一步的分析。
4 结语
我们在使用神经动态规划算法来探索最优路径的时候，具有很多优势，首先其具有稳定、可靠的步骤，过程并不复杂，但是给予我们的结果十分清晰明确，且适用于现实生活。使用这种动态规划算法解决复杂的问题时，可以非常容易找到解决方案，而且效率很高。当然，该算法也有一定的局限，但只要我们不断地改进完善，日后继续研究神经动态规划算法，相信一定可以攻克更多的局限，能够使其更好地被应用。
参考文献
[1]谬慧芬，邵小兵.动态规划算法的原理及应用[J].中国科技信息，2006（23）：32.
[2]杨琰，廖伟志，李文敬，杨文，李杰.基于Petri网的顾及转向延误的最优路径算法[J].计算机工程与设计，2013（10）.
作者简介
杨超（1994-），男，广东省吴川市人。现在就读于长沙理工大学计算机科学与技术系。
【关键词】 城乡结合部；中小学布点；动态应对
一、中小学教育设施布点的一般问题
中小学布局研究是基础性教育资源合理利用与优化的重要平台与依托，直接影响到教育资源的利用效率和教育的发展，一直是相关学者关注的重点与焦点。近年来，随着我国经济社会的发展和人口政策的执行，我国学龄人口的数量和结构已出现了明显的变化，从而导致中小学布点建设的问题日渐突显，原有的办学状况，原来的办学模式，已不能适应新的形势和需求。
一些重点、示范性学校虽然人数严重超标，但因资金因素、发展条件的良好互动，教学设施得到进一步完善、授课教师积极性更高，从而得到进一步的良性发展。而另一些普通学校、乡镇学校生源严重不足，尽管在教育机构的管理下，依然有着相对成本并不低的投入，但仍然师资薄弱、教学质量较差，这固然有教育管理等一些主观原因，但如区位条件、区域经济等客观因素同样是这种非均衡发展重要影响因素。然而出于公平性、公益性的考虑，教育管理部门却不得不充分的协调教育投资如何分配、教育设施如何整合等一系列具体难题，相关设施的长远发展与现状如何结合等尖锐问题也时时困扰着教育管理部门。
二、城乡结合部中小学教育设施布局所面临的严峻问题与规划目标
如今，为了更好地配合城市教育设施的建设，从教师资源配置、空间布局等，各方面都在进行着全面的努力，在城乡建设发面，各个城市的总体规划都确定了相关用地的性质与功能，原则上也确定了各类设施的规模与区位，虽然是战略性或者长期性的内容，但也关注了近期建设的问题。
然而在城乡结合部，虽然相关规划中也给出了各类教育设施的具体布点，但他是较长时期的发展蓝图，面对城乡结合部发展的不断变化，城市建设内容也经常发生调整，于是布局规划也就常常滞后于现实发展。另一方面，由于地段区位的特殊性，该区域人口以及学生生源变化较大，与城市发展的阶段有着重要的关联性，在快速增长期，流动人口所携带的子女大幅增加，而处于慢速增长期，则是学生人口的自然增长为主。城市建设步伐的不断调整，也使教育部门处于难以适应的状态之中。
故这一区域中小学布局动态调整与优化，显得尤为重要，应当尽可能的实现阶段建设与长远发展的有机结合，一方面合理的优化现有教育资源，一方面有序拓建新的相关设施，以期达到在满足教育公平、保证教育质量的前提下，与周边经济发展、人口变化的动态特征相适应。
三、城乡结合部中小学教育设施布点规划中的动态应对方法
1、多元分析，及时把握人口变化的实际情况
人口的数量与特征是教育发展的总体规模和学校规模的重要衡量标准，在城乡结合部区域，人口构成、数量变化尤为复杂，故这一类研究及规划需充分了解区域内现有学校情况和实际分布特点，对区域内的人口现状、构成做详细的论证，在具体调整学校布局、撤并学校的过程中，必须充分考虑人口分布的特点，考虑流动学龄人口的教育问题，将流动学龄人口与城市户籍受教育人口，进行客观的统筹考虑。
2、综合评定，保证城乡结合部中小学的公益性
现状教育基础设施综合评定是客观预测各类学校发展前景的基础，具体的布局中应通过典型性案例提取研究以及普遍性分析，从当地经济与社会实际情况出发，根据城市发展水平的预测及城市远期的用地规划分别就现有学校的生源情况、区位合理性、用地规模、设施水平等方面进行综合评定。但无论是扩大学校规模，还是优化教育资源配置，不能以牺牲学生就学、降低普及程度为代价调整中小学布局、提高办学规模和效益，如评价结果却是不适宜，则应充分考虑与交通工具相结合，以合理的出行体系，维护该区域学龄儿童的根本利益。
3、客观预测，建立动态模型应对
应立足城乡结合部的实际情况，对相关国土规划、城市规划及其他专项规划展开论证，就现实情况与规划目标终极蓝图进行比对研究，对区域当前的发展阶段、未来的发展前景，进行充分分析，预测未来不同时间段区域人口的可能变化规模、变化速度，并根据城市发展阶段预测及城市远期的用地规划进行学区划分，在充分考虑远期发展布局可能性的基础上，结合现实情况加强对近期进行多方案的有选择、有条件制约的动态研究。
中小学布点规划在一定阶段呈现较大波动的变化，但到达一定状态，将又逐渐偏于稳定，这一趋势在我国的中小学布点规划中应给予足够的重视。应在客观条件下，在综合考虑的基础上划定不同教学服务区，结合变化的不同预测，划定刚性与弹性的动态模型，动态考虑学校的发展。
4、加强管理，动态的进行软硬件的配置
因为发展阶段、发展条件的不同，不可能都按照终极标准进行相应的资源设施的配置与管理，故应根据布点的实际情况，在满足必要条件的基础上，针对地段发展的不平衡性，特殊区域差异，综合考虑基础教育的师资配备和经费供需矛盾，着重关注区域不同阶段教育资源配置与学校发展规模的匹配情况，进行动态的、互补的资源优化。
四、城乡结合部中小学教育设施布点动态思考的意义
1、顺应城乡结合部学龄人口变化特点及需求
应对城乡结合部人口变化的新特点，规划发展不确定的老问题，整合教育资源，调整学校布局，提高办学水平是摆在我们面前迫切而又重要的问题！它对于促进该地区教育的快速发展，解决国家教育和规划出现的“瓶颈”问题有重要意义。加强该区域教育发展的统筹规划，合理调整教育结构和设施的动态布局是现代教育发展的要求，是城乡结合部启动教育现代化不应逾越的管理方案。
2、利于城乡结合部教育资源公平配置
教育资源是社会公共资源的一部分，其建设、管理必须充分考虑不同居住群体需求，只有这样，才能保证最大的公益性，而城乡结合部，因其所隐含的特殊性，居住人群混杂、流动性大，而如何在满足最低公共消费的前提下，保障不同群体相关的教育问题，是社会公正性的基本体现。
【参考文献】
[1] 徐坚成，我国不同地区未来学龄人口波动与基础教育发展[J].教育发展研究，1999.8.
[2] 石人炳，用科学发展观指导中小学校布局调整[J].中国教育学刊，2004.7.
[3] 石人炳，《人口变动对教育的影响》[M].北京：中国经济出版社，2005.3.
[4] 袁桂林，宗晓华，陈静漪，中国城乡学龄人口变动趋势分析[J].教育科学，2006.2.
[5] 陈卫，中国未来人口发展趋势：2005～2050年[J].人口研究，2006.7.
【关键词】车载自组网 Veins 交通仿真 动态路径
1 前言
近年来，车载自组网（Vehicular Ad-hoc Network， VANET）作为智能交通系统的重要组成部分，已成为智能交通系统中的一项研究热点。由于在真实环境中测试和评估车载自组网的应用和通信性能难度很大，利用VANET仿真工具对指定交通场景进行研究成为了一种有效的技术手段。本文通过对西安城市交通路网进行建模，在西安城市交通场景模型中完成基于Veins平台的车车通信仿真，实现车载自组网动态路径规划仿真设计。
2 VANET动态路径规划仿真设计
2.1 仿真场景设计
为了较为准确地对现实交通状况进行仿真，文中对西安城市交通路网建立场景模型。采用微观交通仿真器SUMO生成西安城市道路有向网格图，在该有向网格场景中对城市车辆进行仿真，提高了仿真的有效性与真实性。西安城市道路有向网格场景采用4×4路网，交通道路网格路段长度均为0.5km，网格中交叉点模拟城市交通中的交叉路口，在网格交点处设有交通信号灯，仿真中所有道路均为双向单车道，具体交通道路网抽象场景如图1所示。仿真中车辆节点的参数设置如下：仿真场景中车辆节点移动模型采用flow型，每条单向道路中车辆总数为195辆，车辆节点的最大行驶速度为16.67m/s，车辆节点的最大加速度为 0.8m/s2，车辆节点最大减速度为 4.5m/s2，车辆节点车身长度为5m，司机反应参数设为0.5，仿真中引入司机反应参数是为了更加真实的对城市交通进行建模。
在VANET仿真时，对“事故节点”进入仿真场景到离开仿真场景时间段内所有车辆节点平均速度进行建模，研究车辆动态路径规划对于缓解城市拥堵的作用。仿真时，车辆节点发生“事故”导致多个其他车辆节点陷入拥堵，当事故车辆节点进行预警信息广播时，指定路径上的车辆节点进行动态路径规划，重新选择行驶路线。在研究车车通信性能时，为了分析通信协议对车载自组网中通信性能的影响，对接收节点正确收到信道中的分组数与发送节点发送到信道中的分组数的比值（即数据投递率）进行统计。考虑到车辆的动态路径是否会因绕路产生过多的CO2，对该时间段内所有车辆节点CO2排放量进行建模，统计CO2的总排放量。CO2总排放计算方法如下：
2.2 车车通信协议
交通安全服务通信协议是杜克大学研究员设计的一种应用于交通服务的车车通信协议。在交通安全服务通信协议中，DSRC控制信道广播服务分为常规服务和紧急服务两种等级，并使用通信模型对基于802.11p协议的单跳或多跳交通服务广播性能和可靠性进行评估。由于西安城市交通道路网交通仿真场景模型较为简单，仿真中不需要加入通信忙音来抑制隐藏终端的干扰。因此，在本次仿真时使用去掉忙音抑制功能的简化型交通安全服务通信协议（下文中统称为车车通信协议）。车车通信仿真运行时，设置特定的车辆节点在某一时间点停止运行来模拟交通事故发生，其他车辆节点通过车车通信协议实现与事故车辆节点的通信，及时获取堵塞信息，重新进行路径规划。
3 仿真结果分析
如图2所示，通过对仿真场景中的数据统计分析，仿真结果如下：
（1）由于仿真时加入了车辆路径的动态规划，事故发生时车辆的总平均速度为15.12m/s，高于无动态路径规划时的平均速度（14.37m/s），可以看出动态路径有效的提高了车辆的运行效率。但CO2总排放量统计稍高于不进行动态路径规划的情况。但进行动态路径规划与否产生的CO2释放量相差较小，进行动态路径规划在提高整体交通运行速度时不会产生附加的环境污染。
（2）仿真加入交通安全服务通信协议后，事故信息转发时会通过评估延时确定转发节点，降低了并发冲突和隐藏终端的干扰，相比于使用较为普遍的泛洪广播机制，信息包投递率得到了增加。
（3）在不考虑其他干扰的情况下，加入了车车通信协议后的评估延时的时长比随机延时的平均值大，因此使用交通安全服胀ㄐ判议的时延大于泛洪广播机制。
4 结束语
本文在对西安城市交通路网抽象建模的基础上，使用基于微观交通仿真SUMO和网络通信仿真OMNeT++双向耦合的Veins仿真平台实现基于车车通信的车辆动态路径仿真设计，并验证了交通安全服务通信协议在VANET中的有效性。通过分析车辆平均速度和CO2释放量，可以看出进行车辆动态路径规划时可保证在车辆CO2排放量增加不明显的条件下提高平均行驶速度，降低车辆平均行驶时间，促进城市健康交通的发展。
参考文献
[1]唐溢.基于OMNeT++的VANET仿真设计与实现[D].电子科技大学，2012.
[2]霍梅梅，郑增威，周晓伟.车辆自组织网仿真研究[J].计算机应用研究，2010（05）：1614-1620.
[3]刘江永，张洋祥，韩鹏.不同场景中VANET路由协议的仿真研究[J]. 计算机工程与应用，2009（18）：101-103.
[4]杨松，李连，曹文静. VANET仿真中交通仿真研究[J].四川兵工学报，2014（01）：95-99+122.
Abstract: Adopt the good rate of aircraft-spares support as the efficient indicator for aircraft-spares support, build the mathematical model of the good rate of aircraft-spares support. Use aircraft-spares support cost as resources, maximum of average good rate of aircraft-spares support as the objective function, build the optimal distribution model of aircraft-spares support cost, solved by the sequential solution in dynamic programming, and establish the optimal recursion equation. Apply the distribution model to an actual example, calculator is Matlab, carry out the numerical experiments and theoretical analysis, and the results prove the optimal effectiveness and practicability of the model very well.
关键词:优化配置;效能指标;动态规划;航材保障良好率;数学模型
Key words: optimal distribution;effectiveness indicator;dynamic programming;good rate of aircraft-spares support;mathematical model
中图分类号:V25 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)10-0063-02
0引言
航材保障的目的是为飞机及其备件维修提供所需器材,确保飞机飞行安全可靠,其基本任务是及时、准确、经济地供应部队所需的航材,保证作战训练任务的完成。随着高新技术的不断采用,飞机及其备件的购置费用已十分昂贵,为保障飞机正常使用所需要的费用,更是以惊人的速度增长。一些统计资料表明,在飞机及其备件的寿命周期费用中,飞机的维修保障费用约占50%~80%[1]。但是,航材保障经费的增长却很有限,因此,如何利用有限的航材保障经费最大限度地提高航材保障系统的整体效能成为一项重要的课题。
1航材保障效能指标的选择
目前,关于航材保障经费的优化配置已经有一定的研究[2],但是其模型所选择的效能指标(即在场良好飞机架日)不合理。效能指标作为系统优化的决策依据或系统的评价标准,对系统研究的成败具有决定意义。在军事效能评估实践中,不乏这样的实例,即由于选用了不恰当的效能指标而使效能评估研究得出错误结论。例如,第二次世界大战期间英国商船安装高炮,若用高炮击落飞机概率作为效能指标,则效能几乎为零。但是,若用商船损失概率作为评价指标,则损失概率由25%下降到10%,说明安装高炮效能相当高[3]。
航材保障经费配置的目标是将有限的经费合理地配置以最大限度地提高航材保障系统的整体保障效能,所以其模型建立的关键就是选择能够有效度量航材保障效能的指标。航材保障效能描述了在一定条件下,航材保障系统被用来完成保障任务所能达到预期目标的程度,是航材保障系统在保障过程中其保障能力发挥的效果,是对航材保障能力和航材保障军事效益的综合考虑[4]。在场良好飞机架日只能反应出航材保障能力的高低,不能反应出航材保障军事效益的多少,因此其配置方案也不是最优。正确的方法是采用航材保障良好率作为配置模型的效能指标,其定义如下:
航材保障良好率=×100%(1)
其中,在场良好飞机架日=在场飞机总架日-因缺航材停飞架日。
显然,与在场良好飞机架日相比,航材保障良好率能够有效地度量投入一定航材经费时的任务完成程度以及所产生的军事效益,同时,它也是航材保障指挥部门对航材保障经费进行预测的重要指标。因此,下面就采用航材保障良好率建立航材保障经费的配置模型,其目标是使各单位的平均航材保障良好率达到最大。
2航材保障经费配置模型的建立
设某舰航下辖n个场站,xi为分配给第i个场站的经费,gi(xi)为第i个场站获得xi单位经费所达到的航材保障良好率;W为舰航的航材保障经费,其所辖场站的平均航材保障良好率为z,以z达到最大为目标,则航材保障经费的配置模型为:
max z=g(x)(2)
x=Wx?叟0,i=1,2,…,n
其中,航材保障良好率的高低与航材保障经费的投入存在一定的规律,即航材保障经费投入越多航材保障良好率越高。但是随着航材保障经费的增加,航材保障良好率的增量逐渐减少。显然,航材保障经费服从以航材保障良好率的增量为概率密度的正态分布,其分布函数就是航材保障良好率,即:
g(x)=edt(3)
其中,μi、σi为第i个场站所得经费的期望和标准差。
3用动态规划法求解经费配置模型
航材保障经费配置模型以航材保障经费为资源、以平均航材保障良好率达到最大为目标,是一个典型的一维资源配置问题,可以用动态规划法求解[5-6]。
动态规划法是解决多阶段决策过程最优化的一种数学方法,产生于20世纪50年代,由美国数学家贝尔曼等人提出。依据贝尔曼最优原理:对最优策略来说,无论过去的状态和决策如何,由前面诸策略所形成的状态出发,相应的剩余决策序列必构成最优子策略[7]。对航材保障经费配置模型进行离散分步求解,即可快速求出优化数据。
用边际分析法也可以求出最优解,但是与动态规划法相比,边际分析法在某些情况下(如求装备备件最优库存)不能获得所有整数费用值下的最优解,所以对经费的预测能力不足,适用性不如动态规划法[8]。
动态规划法通常把资源分配给一个或几个使用者的过程作为一个阶段,把问题中的一次分配给某个使用者的资源作为决策变量,将累计的量或随递推过程变化的量作为状态变量。
下面将问题按场站分为n个阶段,分别编号为1、2、……、n。
状态变量si表示分配给前i个场站的经费;决策变量即为航材保障良好率模型中的xi;状态转移方程为si-1=si-xi,表示分配给前i-1个场站的经费;允许决策集合为Di={ xi |0≤xi≤si }。
令fi (si)为前i个场站获得si单位经费所达到的航材保障良好率总和,则fi-1(si-1)为前i-1个场站获得si-1单位经费所达到的航材保障良好率总和。
另外,实际工作中,航材保障必须达到一定的航材保障良好率,所以求解时为了减少不必要的计算,可以给各场站均配置一定的初始经费x0,仅对剩余经费进行优化配置,但计算航材保障良好率时则要包含初始经费。
综上所述,根据动态规划的顺序解法 [9],该模型的最优递推方程为:
f(s)=g(x)f(s)={g(x+x)+f(s)}i=1,2,3,…,n(4)
此时有:max z=f(s)(5)
4实例分析
设某舰航下辖六个场站,根据历年统计数据计算出的航材保障经费的期望和标准差如表1所示(单位:万元)。
设该舰航某年的航材保障经费为450万元,其最优配置方案求解步骤如下(计算工具是Matlab):
第一步,将表1数据代入航材保障良好率模型(3),得到各场站的航材保障良好率方程。
第二步,根据航材保障经费配置模型和动态规划法的最优递推方程,用Matlab语言进行程序设计和计算[10]。
首先,需要求出各场站不同经费下所能达到的航材保障良好率。将所有的xi(0≤xi≤450)整数值代入到航材保障良好率方程,其结果是一个元素为gi (xi)的大小为6×451的矩阵,部分数据如表2所示。
然后,根据已生成的gi (xi)矩阵,利用航材保障经费配置模型的计算程序,求出最优解。但是,由于450万元经费是按1万元为单位进行配置,所以每个阶段都需要配置451次,然后再逆序计算最优解,这导致计算量太大,需要进一步优化算法。根据历年航材保障经费实际配置的情况,假定各场站经费配置的初始值为65万元,则动态配置的经费总额减少为W=450-65×6=60(万元),配置次数大幅减少,因而计算量大大降低。
计算结果:该舰航所辖场站的平均航材保障良好率最大值为93.42%,最优解为(74,75,69,81,81,70)。如果将450万元平均配置,则平均航材保障良好率最大值为88.32%,显然,前一种配置方案产生的航材保障效能更大。
5结论
(1)上述研究主要是舰航一级的航材保障经费的配置问题,海航级航材保障经费的配置也可采用该模型,只是配置的对象变成了舰航,目标变成了各舰航的平均航材保障良好率达到最大。
(2)如果将航材保障经费W作为变量,设置一个范围,即可获得不同经费下舰航的平均航材保障良好率,这样就可以根据训练或者作战任务对平均航材保障良好率高低的需要,对舰航的航材保障经费进行预测,以供海航航材保障指挥人员参考。例如,设W=450~464万元,则按1万元为单位递增时的平均航材保障良好率如表3所示。如果要求其平均航材保障良好率不能低于97%,根据表3,可以选择97.08%作为该舰航航材保障的目标,则其航材保障经费预算为463万元。
上述研究证明,该模型的优化效果以及预测性良好,对实际应用具有很好的指导性价值。
参考文献:
[1]马绍民.综合保障工程[M]. 北京:国防工业出版社, 2002:4-5.
[2]张瑞昌,赵嵩正.航材保障经费的优化配置研究[J]. 北京航空航天大学学报, 2005, 31(1):102-104.
[3]海, 郑金忠, 季鸣. 基于ARINC模型的航材保障效能指标分析[J]. 仓储管理与技术, 2007,(4):29-31.
[4]郑金忠, 海, 李友虎. 基于效用函数的航材保障效能评估[J]. 物流技术, 2007, 26(8):246-248.
[5]张绍文, 李仲学, 李祥仪. 矿区最优投资分配动态规划模型研究[J]. 系统工程理论与实践, 2002,(12):116-122.
[6]Ronald L.Rardin. 运筹学――优化模型与算法[M]. 北京: 电子工业出版社, 2007:417-426.
[7]王治国, 刘吉臻, 谭文等. 基于改进动态规划算法的火电厂符合优化分配[J]. 江苏电机工程, 2005,24(3):61-63.
[8]Craig C, Sherbrooke. 装备备件最优库存建模:多级技术[M]. 第二版. 贺步杰, 译. 北京: 电子工业出版社, 2008:19-22.
Abstract： In this paper， cascade reservoirs flood control scheduling optimization model is constructed， M method is used to simulate the water flow state of cascade reservoirs. This model is an aftereffect dynamic programming model. This paper discusses the corresponding method， points out a kind of multi-dimensional dynamic programming recursive solution. And the instance analysis shows that the model has certain scientific nature， the results of it are representative， the calculation method by the discussion is quick， and the maneuverability is strong. It is a kind of high efficient calculation model and calculation method.
关键词：梯级水库；优化调度；动态模型；规划；求解
Key words： cascade reservoir；optimal operation；dynamic model；programme；solve
中图分类号：TV622 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）01-0219-03
0 引言
当前，中国已经建有各种水库8.6万个，大规模水库482个，中规模水库3000个。中国的大部分水库并不是独立的个体，而是融入梯级水库群里，可谓联系紧密。在梯级开发的流域内修筑一个新的建筑抑或采取一类防洪举措，都能对梯级水库群带去一定的改变。梯级水库构建完成以后，河流洪水的特征以及区域构成都将产生改变，特别是在上游拥有调水功能的水库，洪水的时间、空间分布将产生颠覆性的改变。在工程的防洪设计的同时，假如工程上游拥有调水以及蓄水能力较强的业已修建完成抑或近段时间就要修建完成的梯级水库抑或梯级水库群，就要权衡到水库调节洪水的功用与对下游设计断面的作用。假如设计规划针对的是洪水调节功能健全的水库建筑，而且要担负下游防洪的职责；那必须研讨该建筑对下游防洪的效益。
1 水库防洪任务和目标
通常情况下，水库在汛期遇到洪水的时候防洪要分成三种：一种是工程自身的防洪需要，通常用坝前水位显示；一种是库区防洪需求，通常是由于库区淹水抑或库尾回水而引发，淹水范畴和水库坝前水位、入库流量相关，在库区防洪标准既定的情况下（相应的入库规划洪水给定），库区防洪也由坝前水位显示；一种是担负下游防洪区的防洪工作，一般是以河道安全泄洪量标识，抑或依照堤防安全高程和水位流量的相关数据，核算出河道安全流量。
并且，水库自身的防洪功能在全部水库中都能够体现，在上述三种防洪需求中，下游防洪工作应让水库尽可能频繁削峰，阻拦或储蓄洪水；库区以及大坝防洪需求，需要水库尽可能下泄，让坝前水位下降，保护水库库区淹水导致的财物耗损；并且腾出防洪库容，用来调蓄后续洪水。所以，两者有着一定的矛盾；另外，防洪级别不一而足，下游以及库区的防洪准则比大坝防洪准则要宽松，然而下游以及库区防洪标准孰高孰低，要根据实际状况确定。进而为明确防洪需求孰先孰后、调整防洪需求以及防洪和发电功能的发挥奠定了基础。
2 水库防洪调度现状分析
2.1 传统水库防洪调度策略
常规调度方法是一种半经验和半理论的方法，借助水库的防洪能力图、防洪调度图等经验性图表进行调度。具体来讲，目前主要有以下调度策略：
①最大削峰标准。
就是说：洪峰流量要尽可能缩减。
②最小灾害肆虐时间标准。
就是说：防洪管控截面流量越过允许范畴内的安全流量的时间尽可能缩短。
③最强防洪安全标准。
就是说：在迎合下游防洪管控截面安全泄量的前提下，尽量下泄，以保存防洪库容，预防以后更大规模洪水的侵袭。
①与②把下游防洪需求放在非关键位置，所以使用在大规模洪峰过境的情况；③则应用在小型洪水的排泄中。
2.2 存在的问题
传统调度策略主要是将线性规划、非线性规划、动态规划等应用于水库防洪调度中。这些防洪调度技术为水库防洪调度提供了一种解决办法，但是难以适应实时防洪形势的变化，并且难以模拟调度人员的经验知识。并且传统调度方法未能彻底解决以下几个矛盾：
①设计与实际运用不相适应的矛盾。
运行阶段由于水文资料的积累，特别是发生了几次特大洪水以后，人们对本流域水文规律认识加深。将运行后的资料加入原设计所依据的水文系列，导致洪水统计参数有了明显变化，因而设计洪水也有变化。如按原设计确定的汛限水位进行洪水调节计算，最高库水位超过了原设计最高洪水位，则说明原设计标准偏低。
②水库本身安全与下游防洪安全的矛盾。
这是水库汛期控制运用的主要任务。当水库上、下流域普降大暴雨，水库本身防洪安全与下游防洪安全的矛盾非常突出，具体表现为从下游防洪出发，要求水库多蓄水、少泄水，而从水库安全出发则要求水库水、多泄水。解决这一问题的关键在于：分析矛盾，掌握规律，研究预报，确定出水库何时开闸，泄流量多大，何时关闸等一套合理的蓄泄原则。在汛期按照预定的泄流方式调度水库时应达到如下要求：如果某次洪水与下游防洪标准相当，则应保证下游河道的泄流量在允许安全泄量以下或相等；如果某次洪水与原设计或校核洪水相当，则水库调洪最高水位以不超过设计或校核洪水位为原则；如果某次洪水为可能最大洪水，亦应采取有效措施确保大坝安全。
③防洪与兴利的矛盾。
我国北方年降水大部分集中在汛期，而汛期内降水又集中于几场暴雨。为了水库防洪安全，整个汛期库水位降的较低，不敢蓄水，导致许多水库，尤其是北方以灌溉、供水、发电为主的大型多年调节水库，汛后无水可蓄。解决防洪与兴利矛盾的关键是对未来水文规律的了解和预测， 如果对未来的来水情况能够准确预测，水库的调度运用就变得简单，防洪与兴利的矛盾就会迎刃而解。但是目前中长期水文预报还不可靠，未达到可利用的程度，防洪与兴利的矛盾将长期存在，伴随着整个防洪调度过程。
3 梯级水库防洪优化调度模型
权衡到如图1中的梯级水库防洪调度疑问。
水库1与水库2不但要满足施工自身的防洪需求，还要权衡到库区铁道防洪需求以及下游县级市的防洪需求。如果上游水库1入库洪水流程能够测出，两个水库间的洪水流程也能够预先知道，在迎合下游县级市防洪需求的基础上，以两水库联手调节和储蓄一段洪水时的调洪库容最小化为优化标准，找到洪水在体积水库的最合适时段以及空间调配方法，就是说订立两水库的最优防洪调度模式。
假定3小时为单位时限，将洪水流程分成T个时段（t=1，2，…，T），I1t以及ILt分别显示上游水库入库洪水流程以及区间洪水流程；O1t以及O2t则分开显示水库出库流量；V1.t+1以及V2.t+1则是第t时间段末库容，构建下面的数学模型。
3.1 目标函数
梯级水库调用的总调洪水库容极小值是：
通过这样的处置以后，能够看到：动态规划顺序递推法求解梯级水库防洪调度模型，这类换算办法笔者将其叫做简易化二维动态规划算法；换算的难度稍微增长，然而换算量没有显著提升。
5 案例分析
5.1 案例概述
以汉江流域某个梯级水库防洪调度情况为例子，这两个梯级水库一个是季调节能力水库，一个是不完全年调节能力水库，核定洪水位下的防洪库容不大，对100年才遭遇一次抑或之下的洪水，这个梯级水库洪区区域构成是上游、区间、全流域型三种，以第三类为防洪重点。
5.2 水库防洪优化调度过程
针对50年一遇的洪水，在汛期来临前运用上述优化调度模型对该梯级水库进行全流域优化调度后，对洪峰及洪水流量进行了有效的调节，图2即为洪水来临时洪水和调节后的出库流量流程。
从图2看出，第一时段的洪水来临的时候应适度增大泄量预泄，腾出一些库容，本时段重点是看洪水入库的时候水库的起调水位；第二时段应管控水库泄量，该时段重点是水库应管控泄流量多寡，其呈现出了蓄水以及防水的冲突抑或库区防洪和下游防洪需求的冲突，是一类高层级协调课题；第三时段――水库水位消落，其重点是水库泄流量多寡，它对水库水位的消落速率有极大影响。而且，以上游水库出库流量多寡最为关键――当产生区间抑或全流域型洪水的时候，要由上游水库拦挡洪水再腾出库容。
5.3 优化调度效果
总的来说，未调节前，该汛期出现了2个洪峰，出库水量巨大，使得下游面临非常大的防空压力。对汛期洪水进行优化调度后，在库区只出现了1个洪峰，并且出库水量始终在可控范围内，大大减轻了下游的防洪压力。
6 结束语
综上，利用上面列出的算式，能够对梯级水库防洪优化调度的动态规划给出有建设性的意见；而通过两库联手调节洪水的模式，能够极有成效地管控洪峰，并且能够优化梯级水库布局，保护沿河流域的居民生命财产安全。
参考文献：
[1]原文林，吴泽宁，黄强，等.梯级水库短期发电优化调度的协进化粒子群算法应用研究[J].系统工程理论与实践，2012，32（5）：1136-1142.
[2]杨侃，郑姣，郝永怀，等.三角函数选择算子的遗传算法在梯级水库优化调度中的应用[J].天津大学学报，2012，45（2）：167-172.
[3]周兴波，陈祖煜，黄跃飞，等.特高坝及梯级水库群设计安全标准研究Ⅲ：梯级土石坝连溃风险分析[J].水利学报，2015（7）：765-772.
[4]周建平，王浩，陈祖煜，等.特高坝及其梯级水库群设计安全标准研究Ⅰ：理论基础和等级标准[J].水利学报，2015（5）：505-514.
