[发明专利]一种基于无人机的空中救援响应方法

权利要求书

1.一种基于无人机的空中救援响应方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：获取受灾区域信息，提取应急物资需求点的信息特征；建立物资需求模型并预测应急物资需求点需求的物资类型和数量；

步骤S2：确定应急物资需求点的位置坐标；

步骤S3：选取应急物资投掷点；

步骤S4：根据步骤S1得到的应急物资需求点需求的物资类型和数量、步骤S2得到的应急物资需求点的位置坐标、步骤S3得到的应急物资投掷点，构建选址模型和初始解集，所述的步骤S4中，具体步骤为：

步骤S41：设I表示应急物资需求点的集合，i∈I＝{1,2,3,...,i,...}；

J表示应急物资投掷点的集合，j∈J＝{1,2,3,...,j,...}；

K表示应急物资的种类集合，k∈K＝{1,2,3,...,k,...}；

设(x_i,y_i)为步骤S2中求得的应急物资需求点i的位置坐编标，设(x_j,y_j)为应急物资投掷点j的位置坐标，则应急物资需求点i距离应急物资投掷点j的欧式距离为：

设M_jk为应急物资投掷点j持有物资k的总重量，V_jk表示应急物资投掷点j持有物资k的总体积，h_jk为应急物资投掷点j对物资k的持有成本，α₁为物资重量的赋值权重，捷α₂为物资体积的赋值权重，则h_jk为：

设p_i为第i个受灾区域伤员指数，为受灾区需求量指标权重，为受灾区伤亡指标权重，D_ik表示应急物资需求点i对种类为k的物资的每日总需求量；

则应急物资需求点i的综合重要权重w_i为：

步骤S42：建立MO-MUAV-SS模型，

设β表示单位物资缺货的惩罚成本；

阶梯函数f(t_ij)表示各应急物资需求点对物资到达的满意度；

s_j为布尔变量，用于表示全部应急物资投掷点的选择情况，为0时表示不选择该应急物资投掷点，为1时表示选择该应急物资投掷点；

s_ij为布尔变量，用于表示应急物资投掷点j与应急物资需求点i之间是否有物资流动，为0时表示没有物资流动，为1时表示表示有物资流动；

s_ijk为布尔变量，用于表示应急物资投掷点j与应急物资需求点i之间是否有种类为k的物资的流动，为0时表示没有种类为k的物资的流动，为1时表示有种类为k的物资的流动；

flow_ijk表示从应急物资投掷点j到应急物资需求点i的种类为k的物辑资的每日配送量；

f flow_ijk表示应急物资投掷点j针对种类为k的物资每日配送量占应急物资需求点i总配送量的百分比；

Q_jk表示为应急物资投掷点j容纳D种类为k的物资容量上限；

t_ij为i到j的时间；

设目标函数Y₁表示应急物资投掷点无法及时提供需求点满意物资服务而引起的缺货惩罚成本和应急物资投掷点持有物资总成本；

Min Y₁表示应急物资投掷点无法及时提供应急物资需求点满意物资服务而引起的缺货惩罚成本和应急物资投掷点持有物资总成本最小；

设w_i为应急物资需求点i的重要度，d_ij为i到j的距离，设Y₂表示应急物资投掷点到应急物资需求点的加权距离总和；

Min Y₂表示应急物资投掷点到应急物资需求点的加权距离总和最小，即无人机执行救援任务中的物资运输有效总时间最短；

设u_i为应急物资需求点i被超额覆盖的次数，u_i≥0，且为整数；设Y₃表示使设置的应急物资投掷点对应急物资需求点的超额覆盖，分别计算如下：

Max Y₃表示使设置的应急物资投掷点对应急物资需求点的超额覆盖最大化，即在权重较大的需求区域有更多的应急物资投掷点为其服务；

步骤S43：MO-MUAV-SS模型的约束条件分别为：

表示至少有一个应急物资投掷点为应急物资需求点i提供服务；

s_ij-s_j≤0，表示每个应急物资需求点只能由已经设置的应急物资投掷点提供服务；

表示保证了应急物资投掷点的容量处于一个辑最大的安全库存范围内；

表示最终确定应急物资投掷点要不能超过编m个；

表示此次应急行动中可以调用的F无人机数目不能超过n个；

表示保证每个选D定的应急物资投掷点的无人机发出的救灾物资总量满足应急物资需求P点的需求；

表示从应急物资投掷点j发出种类为k的物资总量不能超过其容量上限；

表示保证种类为k的物资运送量不会超过范围；

步骤S5：根据步骤S4得到的初始解集计算选址模型的最优解；

步骤S6：将步骤S5得到的最优解转译为选址地点以及任务分配结果；

步骤S7：向上位机反馈无人机视频信息用于后续规划和决策。