(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211364986.1 (22)申请日 2022.11.03 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 李宇萌　张晋通　郭通　赵浩然　 杜文博　 (74)专利代理 机构 北京天汇航智知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11987 专利代理师 高永 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01) G06Q 50/30(2012.01) G06F 30/27(2020.01)G06N 3/12(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/06(2020.01) G06F 119/12(2020.01) (54)发明名称 无人机群应急物资投送方法与仿真系统 (57)摘要 本发明公开了一种无人机群应急物资投送 方法与仿真系统， 所述方法包括步骤： 考虑救援 点物资需求存在异质性， 确定无人机群应急物资 投送任务的原则并建立任务模型； 根据应急物资 投送的总时间的优化目标， 以及综合考虑路径约 束、 物资约束、 能耗约束、 时间约束， 确定任务模 型的目标函数和约束条件； 利用多层编码遗传算 法求解任务模 型， 获得无人机群应急物资投送任 务的最优解； 该方法考虑到了物资需求的异质 性， 能够满足应急任务的现实需求。 所述仿真系 统包括由下到上的基础组件层、 数据计算层、 可 视化层， 下层为上层提供技术服务和所需数据； 该系统方便研究人员进行模型、 算法参数的更新 调整以及仿真验证 。 权利要求书4页 说明书10页 附图3页 CN 115423219 A 2022.12.02 CN 115423219 A 1.一种无 人机群应急物资投送方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1， 考虑 救援点物资需求的异质性， 确定无人机群应急物资投送任务的原则并建立 无人机群应急物资投送任务模型； 步骤2， 根据应急物资投送的总时间的优化目标， 以及综合考虑路径约束、 物资约束、 能 耗约束、 时间约束， 确定无 人机群应急物资投送任务模型的目标函数和约束条件； 步骤3， 利用多层编码遗传算法， 即通过多染色体编码将无人机负载和路径分开编码， 并将无人机负载和路径编码分别进行交叉和变异， 求解无人机群应急物资投送任务模型， 获得无人机群应急物资投送任务的最优解。 2.根据权利要求1所述的无人机群应急物资投送方法， 其特征在于， 所述无人机群应急 物资投送任务的原则包括平台和任务两个层面： 在平台层面， 针对无 人机载荷和能耗， 需满足： （1） 设置无 人机负载容 量上限； （2） 无人机负载和运动消耗的瞬时功率 不超过规定的最大瞬时功率； （3） 在每 个路径点都保证剩余电能足够返程； 在任务层面， 针对物资需求， 需满足： （1） 引入分摊需求机制， 对救援点的被访问次数松弛， 允许多架无人机服务于同一救援 点； 针对任务时效性， 需满足： （2） 目标函数分为整体和个体两部分： 整体上引 入投送的总时间开销， 使其最小化； 个 体上引入奖励项， 救援点物资被提前满足则获得 奖励， 鼓励 尽早满足各救援点需求； （3） 各救援点设置最晚服 务时间， 投送超时即认为失败； 针对物资需求异质性， 需满足： （4） 对负载和需求进行松弛： 每架无人机允许携带血浆、 食物、 电池三类物资； 任务完成 性取决于救援点各类物资需求是否被满足； （5） 决策变量包括无 人机负载和路径两 部分。 3.根据权利要求2所述的无人机群应急物资投送方法， 其特征在于， 所述无人机群应急 物资投送任务模型的目标函数为： 式中， 表示在救援点 i, j之间移动时消耗的时间； 是0‑1变量， 当无人机 k在救援 点i, j之间移动时， 值为1， 否则为0； 表示救援点 i规定的最晚服务时间； 表示无人机 群实现的救援点 i物资送到时间； 表示救援点 的个数， 0表示基站； 表示基站中无人机 的数量， 。 4.根据权利要求3所述的无人机群应急物资投送方法， 其特征在于， 所述约束条件包 括： (1)每个救援点的需求允许一架或多架无 人机分摊服 务； (2)无人机为救援点投送完物资后离开；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115423219 A 2(3)避免无人机行驶路径中出现子环， 防止单架无人机走重复路程对 同一救援点服务 多次； (4)每一救援点的各类物资需求都得到满足； (5)每架无 人机的物资负载不超过自身的最大承重； (6)每个救援点当且仅当被无 人机访问时才 会得到投送的物资； (7)每架无 人机所带的各种物资件数非负； (8)无人机每一段飞行有足够返程的剩余电能； (9)无人机负载和运动的瞬时功率 不大于无 人机的最大输出功率； (10)对每 个救援点应急投送的时间要早于救援点的最晚服 务时间。 5.根据权利要求4所述的无人机群应急物资投送方法， 其特征在于， 所述约束条件具体 为： （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8） （9） （10） 式中， 救援点与基站构成的顶点集合用 表示； ， 表 示各救援点的集合； dij表示救援点 i, j之间的路径长度； p表示顶点集合 V中除i, j以外的 中间顶点； 表示0‑1变量， 当无人机 k在救援点 i, p之间移动时， 值为1， 否则 为0； 表 示0‑1变量， 当无人机 k在救援点 p,j之间移动时， 值为1， 否则为0； 表示0‑1变量， 当无人 机k在救援点 j,i之间移动时， 值为1， 否则为0； v表示各无人机的固定行驶速度； D表示各救权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115423219 A 3