【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及應急物流路徑優化，具體是基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法。
技術介紹
1、我國全年自然災害以洪澇、臺風、地震和地質災害為主，干旱、風雹、低溫冷凍和雪災、沙塵暴和森林草原火災等也有不同程度發生。雖然自然災害的破壞性影響不可避免，但可以通過快速響應和充足準備的應急物流系統來減輕災害對人民生命與財產的影響。然而，由于自然災害對基礎設施和運輸網絡的破壞，給應急物流運輸帶來了巨大的挑戰，因此，如何優化應急物流運輸路徑，以保證應急物資準確快速運抵受災區域，是應急救災工作急需研究的重中之重，也為設計應急物資運輸方案提供理論支撐。
2、對應急物流而言，其需要解決的問題可以概述為：應急物流設施的選址、路徑優化以及選址-路徑優化三個方面，一是在應急物流設施的方面，劃分為確定性設施選址、動態設施選址、隨機設施選址和魯棒性設施選址；二是應急物流路徑優化方面，需要考慮到物資運輸的時間窗、節點間的運輸方式及運輸距離、運載工具的選擇等因素；三是在應急物流選址-路徑優化，需要同時考慮應急倉庫的選址，運輸的安全性、運輸的時效性、可達性等等因素。
3、針對上述的應急物流路徑優化而言，通常采取精確算法與啟發式算法進行求解。一是精確算法：求解質量好但求解算法較慢，需要計算資源多；二是啟發式算法：求解速度快但容易陷入局部最優解，難以保證求解質量。然而僅僅采用單一的啟發式算法難以求解。隨著問題規模越來越大，采用精確算法很難在較短時間內得到滿意解，加之在應急響應的過程中，往往要求在盡可能短的時間內完成應急物資運輸，因此亟
4、針對上述問題，現在設計一種改進的基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，包括以下步驟：
4、步驟1：應急物流網絡中的節點由分撥中心與需求點組成，針對應急物流網絡中的節點，設計自適應k-means聚類方法，根據skleans庫cluster·kmeans模塊的inertia_指標來評價聚類的效果，確定聚類中心個數與聚類半徑；
5、針對聚類中心個數與聚類半徑，通過自適應優化聚類數量，初步選定分撥中心為聚類中心，對每一個需求點進行聚類，確定卡車-無人機協同運輸節點集合，集合與集合間不產生路徑交叉；
6、步驟2：針對每一個卡車-無人機協同運輸節點集合，采用蟻群算法求解集合內部純卡車應急物流運輸路徑；
7、根據集合內部生成的純卡車運輸路徑，采用變鄰域模擬退火算法，為集合內純卡車運輸路徑設計卡車-無人機協同運輸路徑；
8、在卡車途徑節點上，不斷調整無人機路徑，優化卡車-無人機協同運輸路徑，實現成本最小化，同時保證應急物流運輸的時效性；
9、步驟3：通過對不同算例設置不同的最大迭代次數，判斷算法迭代次數是否大于最大迭代次數或者是否找到全局最優解，如果未達到，重新進入步驟2，反之則輸出算法求解結果，輸出最優的卡車-無人機協同運輸路徑，完成任務。
10、作為本專利技術進一步的方案：步驟2中，應急物流網絡中的分撥中心與需求點均采取自然數編碼，然后進行初始路徑生成。
11、作為本專利技術再進一步的方案：步驟2中，采用了鄰域結構設計，采用的鄰域結構是循環交換。
12、作為本專利技術再進一步的方案：步驟2中，擾動過程采用插入和交換操作，通過插入和交換操作來得到大量隨機解來拓展解空間。
13、作為本專利技術再進一步的方案：插入操作：指將某條路徑上的連續幾個庇護所節點所形成的子路徑移出并插入到另一條路徑上，將卡車路徑中編號1、3插入到無人機路徑中編號0的后面。
14、變換操作：指將某條路徑上的連續幾個庇護所節點所形成的子路徑與另一條路徑進行交換，將卡車路徑中編號9、12與無人機路徑中編號13、15進行交換。
15、作為本專利技術再進一步的方案：步驟2中，采用2-opt規則對擾動過程生成的鄰域解進行局部尋優。將卡車路徑中編號1跟7之間的節點進行反轉交換，無人機路徑中編號0跟12之間的節點進行反轉交換，并將兩條路徑進行交換。
16、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
17、本專利技術計算效率快，求解質量高，對于時效性要求較嚴格的應急物流運輸優化問題具有較強的實用價值。算法中設計基于卡車-無人機協同的兩階段路徑優化算法，由自適應k-means聚類算法和變鄰域模擬退火算法構成。
18、本專利技術具有較強的通用性及可移植性，更好地應對突發情況下導致道路中斷，影響應急物資及時抵達的場景，可為政府及決策咨詢部門制定應急物流運輸模式提供參考，提高應急救援的效率，保證決策的可信度。
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1.基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，步驟2中，應急物流網絡中的分撥中心與需求點均采取自然數編碼，然后進行初始路徑生成。
3.根據權利要求1所述的基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，步驟2中，采用了鄰域結構設計，采用的鄰域結構是循環交換。
4.根據權利要求1所述的基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，步驟2中，擾動過程采用插入和交換操作，通過插入和交換操作來得到大量隨機解來拓展解空間。
5.根據權利要求4所述的基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，插入操作：指將某條路徑上的連續幾個庇護所節點所形成的子路徑移出并插入到另一條路徑上，將卡車路徑中編號1、3插入到無人機路徑中編號0的后面；
6.根據權利要求1所述的基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，步驟2中，采用2-opt規則對擾動過程生成的鄰域解進
...【技術特征摘要】
1.基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，步驟2中，應急物流網絡中的分撥中心與需求點均采取自然數編碼，然后進行初始路徑生成。
3.根據權利要求1所述的基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，步驟2中，采用了鄰域結構設計，采用的鄰域結構是循環交換。
4.根據權利要求1所述的基于卡車-無人機協同的應急物流兩階段路徑優化方法，其特征在于，步驟2中，擾動過程采用插入和交換操作，通過插...
【專利技術屬性】
技術研發人員：鐘導峰，高文慧，陳婉瑩，
申請(專利權)人：江蘇航空職業技術學院，
類型：發明
國別省市：
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