[發(fā)明專(zhuān)利]針對(duì)應(yīng)急物資配送的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110839626.1
• 申請(qǐng)日: 2021-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113759959B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅賀;靳鵬;張歆悅;朱默寧;王國(guó)強(qiáng);胡笑旋;馬華偉;唐奕城;夏維
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 分類(lèi)號(hào): G05D1/10
• 代理公司: 北京久誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11542
• 代理人: 余罡

1.一種針對(duì)應(yīng)急物資配送的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、獲取救災(zāi)點(diǎn)信息、多個(gè)站點(diǎn)信息和異構(gòu)無(wú)人機(jī)信息；

S2、基于救災(zāi)點(diǎn)信息、多個(gè)站點(diǎn)信息和異構(gòu)無(wú)人機(jī)信息，以最小化無(wú)人機(jī)飛行時(shí)長(zhǎng)為目標(biāo)構(gòu)建多站點(diǎn)帶時(shí)間窗的多無(wú)人機(jī)配送模型；

S3、對(duì)多站點(diǎn)帶時(shí)間窗的多無(wú)人機(jī)配送模型求解，最優(yōu)任務(wù)路徑規(guī)劃方案；

其中，所述多站點(diǎn)帶時(shí)間窗的多無(wú)人機(jī)配送模型包括目標(biāo)函數(shù)和約束條件；

目標(biāo)函數(shù)采用公式(1)來(lái)表示：

其中，i和j為節(jié)點(diǎn)編號(hào)，V為所有節(jié)點(diǎn)集合；h為無(wú)人機(jī)編號(hào)，H為無(wú)人機(jī)集合；為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的飛行時(shí)長(zhǎng)；為決策變量，編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)從節(jié)點(diǎn)i到達(dá)節(jié)點(diǎn)j的路徑；

編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)從節(jié)點(diǎn)i到達(dá)節(jié)點(diǎn)j的飛行時(shí)長(zhǎng)通過(guò)下式計(jì)算得到：

其中，vi_h為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)的飛行速度；x_i為節(jié)點(diǎn)i的橫坐標(biāo)，y_i為節(jié)點(diǎn)i的縱坐標(biāo)；x_j為節(jié)點(diǎn)j的橫坐標(biāo)，y_j為節(jié)點(diǎn)j的縱坐標(biāo)；

約束條件采用公式(3)至(11)來(lái)表示：

其中：

公式(3)表示每個(gè)災(zāi)民點(diǎn)僅被訪(fǎng)問(wèn)一次；

公式(4)表示各災(zāi)民點(diǎn)進(jìn)出平衡約束

公式(5)表示每架無(wú)人機(jī)僅被使用一次

公式(6)～(7)表示每架無(wú)人機(jī)到達(dá)災(zāi)民點(diǎn)時(shí)間和災(zāi)民點(diǎn)的開(kāi)始服務(wù)時(shí)間之間的關(guān)系；

公式(7)表示無(wú)人機(jī)必須在災(zāi)民點(diǎn)的服務(wù)時(shí)間窗內(nèi)提供服務(wù)

公式(8)表示無(wú)人機(jī)必須在災(zāi)民點(diǎn)的服務(wù)時(shí)間窗內(nèi)提供服務(wù)

公式(9)～(10)表示消除子路徑，確保無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)長(zhǎng)不能超過(guò)無(wú)人機(jī)的最大續(xù)航時(shí)長(zhǎng)；

公式(11)表示決策變量約束；

l、i和j為救災(zāi)點(diǎn)編號(hào)，V為所有節(jié)點(diǎn)集合；D為無(wú)人機(jī)站點(diǎn)集合，N為救災(zāi)點(diǎn)集合；h為無(wú)人機(jī)編號(hào)，H為無(wú)人機(jī)集合；為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)訪(fǎng)問(wèn)救災(zāi)點(diǎn)j后已飛行時(shí)長(zhǎng)，為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)訪(fǎng)問(wèn)救災(zāi)點(diǎn)i后已飛行時(shí)長(zhǎng)，為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)訪(fǎng)問(wèn)救災(zāi)點(diǎn)r后已飛行時(shí)長(zhǎng)，S_h為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間；e_i為救災(zāi)點(diǎn)i的最早開(kāi)始服務(wù)時(shí)間；l_i為救災(zāi)點(diǎn)i的最遲開(kāi)始服務(wù)時(shí)間；為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)到達(dá)救災(zāi)點(diǎn)i的時(shí)間；為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)到達(dá)救災(zāi)點(diǎn)j的時(shí)間；為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)到達(dá)救災(zāi)點(diǎn)i的開(kāi)始服務(wù)的時(shí)間；se_i為無(wú)人機(jī)到達(dá)救災(zāi)點(diǎn)i用于完成任務(wù)的時(shí)間；為決策變量，編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)從節(jié)點(diǎn)i到達(dá)節(jié)點(diǎn)j的路徑；為決策變量，編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)從節(jié)點(diǎn)l到達(dá)救災(zāi)點(diǎn)i的路徑；為決策變量，編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)從救災(zāi)點(diǎn)i到達(dá)節(jié)點(diǎn)j的路徑；為決策變量，編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)從節(jié)點(diǎn)r到達(dá)節(jié)點(diǎn)i的路徑；為編號(hào)為h的無(wú)人機(jī)從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的飛行時(shí)長(zhǎng)；M為正整數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的針對(duì)應(yīng)急物資配送的無(wú)人機(jī)路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述S3包括：

S301、基于災(zāi)點(diǎn)信息、多個(gè)站點(diǎn)信息、異構(gòu)無(wú)人機(jī)信息和多站點(diǎn)帶時(shí)間窗的多無(wú)人機(jī)配送模型獲取無(wú)人機(jī)配送路徑的初始任務(wù)路徑規(guī)劃方案集合；

S302、對(duì)于生成的初始任務(wù)路徑規(guī)劃方案集合，通過(guò)引入分段交叉算子和動(dòng)態(tài)插入算子的改進(jìn)遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，從而獲得對(duì)于無(wú)人機(jī)進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)救災(zāi)點(diǎn)配送服務(wù)的最優(yōu)任務(wù)路徑規(guī)劃方案。