ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA >
Scheduling method for ship-based helicopter group rotation for time-window coupled tasks
Received date: 2025-09-15
Revised date: 2025-12-31
Accepted date: 2026-03-06
Online published: 2026-03-16
Supported by
National Natural Science Foundation of China(62403486);Young Elite Scientists Sponsorship Program by China Association for Science and Technology
Shipborne helicopter groups are the core force for three-dimensional delivery， fire support and battlefield reconnaissance in amphibious operations. The efficiency of their support operation scheduling directly determines the success or failure of combat missions. To solve the problem of collaborative guarantee for multi-coupling tasks under the constraint of deck resources and improve the timeliness and accuracy of the full-process operation of the fleet， this paper conducts research on the scheduling problem of such time window coupling tasks. Firstly， sort out the entire process links and constraints of helicopter fleet transportation， support， dispatch， mission coordination， recovery， regrouping and re-dispatch. Focus on the coupling characteristics of mission time Windows， and with the goal of minimizing the mission support time and the number of resource allocations of the aircraft fleet， construct an irregular rotation support scheduling model. Secondly， a Multi-Objective Sparrow Search Algorithm （MOSSA） integrating population division optimization strategy is designed. It adopts a four-segment coding architecture and innovatively introduces an improved reverse PSGS scheduling generation mechanism. Combined with heuristic rules， it achieves precise matching of resources and points. Population roles are divided through Pareto dominance level and congestion degree， and global search and local optimization are carried out simultaneously. Achieve efficient decoupling of processes and resources. Finally， four multi-task collaborative optimization scenarios were constructed to compare and improve the reverse scheduling mechanism with the traditional forward scheduling mechanism， and performance verification was carried out with the NSGA-Ⅱ， SPEA2 and MOPSO algorithms. The results show that the proposed model and algorithm can effectively adapt to the requirements of multi-wave dispatch and recovery collaborative support. The improved reverse scheduling mechanism can accurately match the task time window. The MOSSA algorithm performs better in optimization ability and stability， providing theoretical and technical support for the support operation scheduling of amphibious carrier-based helicopter groups.
Haonan WU , Xiaohua HAN , Wei HAN , Jie LIU , Xichao SU . Scheduling method for ship-based helicopter group rotation for time-window coupled tasks[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2026 , 47(14) : 332783 -332783 . DOI: 10.7527/S1000-6893.2026.32783
| [1] | WANG X W， DENG Z L， LI H X， et al. Safe dispatch corridor： Toward efficient trajectory planning for carrier aircraft traction system on flight deck［J］. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems， 2025， 61（2）： 1997-2010. |
| [2] | SU X C， LIU Z X， HAN X H， et al. Discrete adaptive GWO-based transport scheduling for aircraft between spots on flight deck and hangar［J］. Swarm and Evolutionary Computation， 2025， 97： 102029. |
| [3] | 薛均晓，陈金浦，董博威，等.基于深度确定性策略梯度算法的航空母舰舰载机导引路径规划与仿真［J/OL］.计算机辅助设计与图形学学报，（2025-02-07）［2026-01-09］.. |
| XUE J X， CHEN J P， DONG B W， et al. Path planning and simulation of carrier-based aircraft based on DDPG［J/OL］. Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics， （2025-02-07）［2026-04-21］. （in Chinese）. | |
| [4] | 王政， 王华， 崔可可， 等. 局部引导强化学习的舰载机自主调运方法［J］. 航空学报， 2025， 46（13）： 531333. |
| WANG Z， WANG H， CUI K K， et al. Locally guided reinforcement learning for autonomous dispatching of carrier-based aircraft［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（13）： 531333 （in Chinese）. | |
| [5] | 韩啸华，韩维，李煊，等.舰船直升机群出入库及甲板转运协同调度研究［J/OL］.北京航空航天大学学报， （2025-04-18）［2026-01-09］. . |
| HAN X H， HAN W， LI X，et al. Research on collaborative scheduling of shipborne helicopter group inbound and outbound operations and deck transfer［J/OL］．Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics， （2025-04-18）［2026-01-09］. （in Chinese）. | |
| [6] | 陈旭东， 陈琦琦， 罗祎喆， 等. 异构舰载机舰面保障作业动态并行调度［J］. 航空学报， 2025， 46（13）： 531329. |
| CHEN X D， CHEN Q Q， LUO Y Z， et al. Dynamic parallel scheduling of heterogeneous carrier-based aircraft deck support operations［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（13）： 531329 （in Chinese）. | |
| [7] | 陈伟， 李璐璐， 陈董， 等. 差异化保障需求驱动的舰载机多机协同决策方法［J］. 航空学报， 2025， 46（13）： 531274. |
| CHEN W， LI L L， CHEN D， et al. Multi-aircraft cooperative decision-making methods driven by differentiated support demands for carrier-based aircraft［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（13）： 531274 （in Chinese）. | |
| [8] | 郭放， 韩维， 刘玉杰， 等. 基于可变作业流程的舰载机机务勤务保障作业调度［J］. 航空学报， 2025， 46（13）： 531195. |
| GUO F， HAN W， LIU Y J， et al. Scheduling for maintenance and service support of carrier-based aircraft based on variable operation process［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（13）： 531195 （in Chinese）. | |
| [9] | 黄珈其，郭宏伟，杨帅，等.航空保障作业两阶段动态调度方法研究［J/OL］.北京航空航天大学学报， （2024-08-30） ［2026-01-09］. . |
| HUANG J Q， GUO H W， YANG S， et al. Research on the two-stage dynamic scheduling method for aviation support operations［J/OL］. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics. （in Chinese）. | |
| [10] | 刘广， 王华， 林友芳， 等. 舰载机保障作业自适应批量匹配决策方法［J］. 航空学报， 2025， 46（1）： 330615. |
| LIU G， WANG H， LIN Y F， et al. Adaptive batch matching decision method for carrier-based aircraft support operations［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（1）： 330615 （in Chinese）. | |
| [11] | 张少辉， 刘舜， 李亚飞， 等. 航空母舰舰载机弹药保障作业调度优化算法［J］. 航空学报， 2023， 44（20）： 228485. |
| ZHANG S H， LIU S， LI Y F， et al. Optimization algorithm for ammunition support operation scheduling of carrier-borne aircraft［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2023， 44（20）： 228485 （in Chinese）. | |
| [12] | 袁子龙， 何非， 赵建波， 等. 航母舰载机保障作业任务分配及弹药转运调度优化方法［J］. 兵工学报， 2025， 46（5）： 286-299. |
| YUAN Z L， HE F， ZHAO J B， et al. Optimization method of carrier-borne aircraft support operation assignment and ammunition transport scheduling［J］. Acta Armamentarii， 2025， 46（5）： 286-299 （in Chinese）. | |
| [13] | GUO F， HAN W， SU X C， et al. A bi-population immune algorithm for weapon transportation support scheduling problem with pickup and delivery on aircraft carrier deck［J］. Defence Technology， 2023， 22： 119-134. |
| [14] | 刘哲， 马俊飞， 陈佳峰， 等. 基于改进灰狼算法的舰载机弹药保障调度优化［J］. 系统工程与电子技术， 2024， 46（4）： 1264-1272. |
| LIU Z， MA J F， CHEN J F， et al. Carrier-based aircraft ammunition support scheduling optimization based on improved grey wolf optimizer algorithm［J］. Systems Engineering and Electronics， 2024， 46（4）： 1264-1272 （in Chinese）. | |
| [15] | 韩维， 韩啸华， 苏析超， 等. 两栖攻击舰舰载直升机群出动作业一体化调度研究［J/OL］. 北京航空航天大学学报， （2024-05-30）［2026-01-11］. . |
| HAN W， HAN X H， SU X C， et al. Research on integrated scheduling of shipboard helicopters sortie operation on amphibious assault ship［J］. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics， （2024-05-30）［2026-01-11］. （in Chinese）. | |
| [16] | DENG Z L， LIU X B， DOU Y Q， et al. Autonomous sortie scheduling for carrier aircraft fleet under towing mode［J］. Defence Technology， 2025， 43： 1-12. |
| [17] | 刘玉杰， 崔凯凯， 韩维， 等. 基于IPSO的舰载机出动离场规划研究［J］. 系统工程与电子技术， 2024， 46（4）： 1337-1345. |
| LIU Y J， CUI K K， HAN W， et al. Research on departure planning of carrier aircraft based on IPSO［J］. Systems Engineering and Electronics， 2024， 46（4）： 1337-1345 （in Chinese）. | |
| [18] | 刘子玄， 万兵， 苏析超， 等. 基于HA算法的舰载机出动作业调度方法［J］. 系统工程与电子技术， 2024， 46（5）： 1691-1702. |
| LIU Z X， WAN B， SU X C， et al. Sortie scheduling method of carrier aircraft based on HA algorithm［J］. Systems Engineering and Electronics， 2024， 46（5）： 1691-1702 （in Chinese）. | |
| [19] | ZHANG G L， WANG L， DENG Z L， et al. Landing scheduling for carrier aircraft fleet considering bolting probability and aerial refueling［J］. Defence Technology， 2025， 50： 1-19. |
| [20] | 崔凯凯， 崔荣伟， 韩维， 等. 基于MGP算法的舰载机回收排序调度技术［J］. 系统工程与电子技术， 2023， 45（10）： 3192-3206. |
| CUI K K， CUI R W， HAN W， et al. Carrier aircraft recovery sequencing scheduling technology based on MGP algorithm［J］. Systems Engineering and Electronics， 2023， 45（10）： 3192-3206 （in Chinese）. | |
| [21] | 刘玉杰， 韩维， 苏析超， 等. 基于改进灰狼优化算法的舰载机着舰调度［J］. 北京航空航天大学学报， 2024， 50（3）： 803-813. |
| LIU Y J， HAN W， SU X C， et al. Carrier aircraft landing scheduling problem based on improved gray wolf optimization［J］. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics， 2024， 50（3）： 803-813 （in Chinese）. | |
| [22] | 万兵， 韩维， 梁勇， 等. 基于指标函数的舰载机机队回收调度优化研究［J］. 系统工程与电子技术， 2021， 43（10）： 2918-2930. |
| WAN B， HAN W， LIANG Y， et al. Research on optimization of carrier-based aircraft fleet recovery scheduling based on index function［J］. Systems Engineering and Electronics， 2021， 43（10）： 2918-2930 （in Chinese）. | |
| [23] | 罗祎喆， 张辉， 余新得， 等. 面向舰载机多波次弹药保障任务的分层动态调度［J］. 航空学报， 2025， 46（18）： 331945. |
| LUO Y Z， ZHANG H， YU X D， et al. Hierarchical dynamic scheduling for multi-wave carrier-based aircraft ammunition support missions［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（18）： 331945 （in Chinese）. | |
| [24] | 韩啸华， 韩维， 陆士猛， 等. 面向任务时间窗的舰船直升机群波次出动回收任务规划［J］. 航空学报， 2025， 46（13）： 531773. |
| HAN X H， HAN W， LU S M， et al. Mission planning for ship-helicopter group wave launch and recovery oriented to mission time windows［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2025， 46（13）： 531773 （in Chinese）. | |
| [25] | LI C J， SU X C， ZHANG Y， et al. Integrated scheduling method for fleet wave sorties and maintenance of naval distributed platforms［J］. Advanced Engineering Informatics， 2024， 59： 102340. |
| [26] | HAN W， WANG Y L， SU X C， et al. A multi-objective optimization problem research for amphibious operational mission of shipboard helicopters［J］. Chinese Journal of Aeronautics， 2023， 36（9）： 256-279. |
| [27] | 吴浩南， 韩维， 潘子双， 等. 基于多层编码遗传算法的舰载机群兵力行动规划方法［J］. 系统工程与电子技术， 2025， 47（2）： 555-567. |
| WU H N， HAN W， PAN Z S， et al. Multi-layer coding genetic algorithm-based approach to force action planning for carrier aircraft fleets［J］. Systems Engineering and Electronics， 2025， 47（2）： 555-567 （in Chinese）. | |
| [28] | 刘玉杰， 李樾， 韩维， 等. 基于改进凸优化算法的多机编队突防航迹规划［J］. 系统工程与电子技术， 2023， 45（9）： 2819-2830. |
| LIU Y J， LI Y， HAN W， et al. Trajectory planning for penetration of multi-aircraft for mation based on improved convex optimization algorithm［J］. Systems Engineering and Electronics， 2023， 45（9）： 2819-2830 （in Chinese）. | |
| [29] | 崔荣伟， 韩维， 苏析超， 等. 舰载机甲板机务勤务保障作业调度与资源配置集成优化［J］. 系统工程与电子技术， 2021， 43（7）： 1884-1893. |
| CUI R W， HAN W， SU X C， et al. Integrated optimization of carrier-based aircraft flight deck operations scheduling and resource configuration for pre-flight preparation stage［J］. Systems Engineering and Electronics， 2021， 43（7）： 1884-1893 （in Chinese）. | |
| [30] | CUI R W， HAN W， SU X C， et al. A multi-objective hyper heuristic framework for integrated optimization of carrier-based aircraft flight deck operations scheduling and resource configuration［J］. Aerospace Science and Technology， 2020， 107： 106346. |
/
| 〈 |
|
〉 |
CJA