[發明專利]一種城市低空無人機物流運輸航路網絡容量的評估方法

在審

• 申請號: 202111344647.2
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114117322A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 張洪海;夷珈;鐘罡;劉皞;李姍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q10/08;G06N3/12
• 代理公司: 北京中睿智恒知識產權代理事務所(普通合伙) 16025
• 代理人: 黃莉

1.一種城市低空無人機物流運輸航路網絡容量的評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

采集目標區域的航路網絡結構的基本信息，并對所述基本信息進行結構化、信息化處理后，構建所述航路網絡結構的拓撲結構圖，其中，所述基本信息至少包括降點坐標、航線構成、航路長度、航線方向；

基于所述拓撲結構圖，獲取單位時間內航路網絡容納的最大無人機流量，構建以整體航路網絡流量最大為上層規劃的第一目標函數；

基于所述拓撲結構圖，根據Wardrop系統最優原則，構建以整體航路網絡總阻抗最小為下層規劃的第二目標函數；

基于所述第一目標函數和所述第二目標函數，根據Kuhn-Tucker定理以及通過遺傳算法，獲取所述目標區域內區域的物流運輸航路網絡容量。

2.根據權利要求1所述一種城市低空無人機物流運輸航路網絡容量的評估方法，其特征在于：

在構建所述第一目標函數的過程中，所述第一目標函數的表達式為：

其中，Q表示區域內無人機物流運輸航路網絡流量，求解無人機物流運輸航路網絡最大流量即為其容量；(i,j)表示航路網絡中的OD對，i∈I表示起點，I為起點集合，j∈J表示終點，J為終點集合；q_ij表示從起點i到降點j的OD飛行流量。

3.根據權利要求2所述一種城市低空無人機物流運輸航路網絡容量的評估方法，其特征在于：

在構建所述第一目標函數的過程中，所述第一目標函數還包括所述第一目標函數的第一約束條件，其中，所述第一約束條件包括所述整體航路網絡流量必須非負。

4.根據權利要求3所述一種城市低空無人機物流運輸航路網絡容量的評估方法，其特征在于：

所述第一約束條件的表達式為：

其中，表示從起點i到降點j的航線a上的飛行流量，a∈A_ij，A_ij表示i和j之間的航線集合。

5.根據權利要求4所述一種城市低空無人機物流運輸航路網絡容量的評估方法，其特征在于：

在構建所述第二目標函數的過程中，所述第二目標函數的表達式為：

其中，Z表示區域內無人機物流運輸航路網絡的總阻抗；x_k表示航路k的飛行流量，k∈K，K為所有航路的集合；w_k表示航路k的阻抗函數，w_k∈W，W為所有航路k上的阻抗集合。

6.根據權利要求5所述一種城市低空無人機物流運輸航路網絡容量的評估方法，其特征在于：

在構建所述第二目標函數的過程中，所述第二目標函數還包括所述第二目標函數的第二約束條件，所述第二約束條件包括分配到單條航路上的流量小于等于單條航路的容量、每條所述單條航路之間的航路流量的關系、OD需求與各航路分配到的流量相等。

7.根據權利要求6所述一種城市低空無人機物流運輸航路網絡容量的評估方法，其特征在于：

在構建所述第二目標函數的過程中，所述第二目標函數的表達式包括：

x_k≤C_k

其中，x_k表示航路k上的飛行流量，C_k表示航路k的容量，d_k表示航路k全長，d_u表示無人機身長，v₀×1.1表示無人機運行安全間隔，所述無人機運行安全間隔表示無人機運行1秒的距離加10％的保護距離，表示分配到各航路的飛行流量，表示航路航線關系矩陣，為0、1變量，若航線a包括航路k，則為1，否則為0。