(19)中华 人民共和国 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 202111635748.5 (22)申请日 2021.12.3 0 (71)申请人 中国民用航空总局第二研究所 地址 610041 四川省成 都市二环路南 二段 17号 (72)发明人 陈义友　邹翔　胡鹏　张建平　 杨清媛　张光远　何必胜　 (74)专利代理 机构 北京锺维联合知识产权代理 有限公司 1 1579 代理人 黄利萍 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/12(2020.01) (54)发明名称 无人机航线获取系统 (57)摘要 本发明提供了一种无人机航线获取系统， 包 括： 数据获取模块， 获取需求节点集Bd、 预设的服 务中心节点集Bs和预设的充电节点集Br； 航线网 络构建模 块， 用于基于Bd、 Bs和Br构建第一航线网 络结构图； 以及在第一航线网络结构图中加入虚 拟节点， 形成第二航线网络结构图； 所述数据获 取模块还用于获取基础信息； 模型构建模块， 用 于基于获取的基础信息构建目标函数和生成约 束条件； 航线确定模块， 用于基于目标函数和约 束条件得到目标节点和对应的设施 规模、 目标配 送弧和对应的配送量 以及目标配送弧配送的需 求。 本发明能够在总能耗最少化的情况下， 最大 化无人机最后一公里配送的能力。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114239319 A 2022.03.25 CN 114239319 A 1.一种无 人机航线获取系统， 其特 征在于， 包括： 数据获取模块， 用于获取需求节点集Bd、 预设的服务中心节点集Bs和预设的充电节点集 Br； 航线网络构建模块， 用于基于 数据获取模 块获取的需求节点集Bd、 预设的服务中心节点 集Bs和预设的充电节点集Br构建第一航线 网络结构图； 以及用于在第一航线 网络结构图中 加入虚拟 节点bdummy， 以形成第二航线网络结构图； 其中， 所述第二航线网络结构图包括 预设 的M条航线， 每条航线的两个节点之间通过配送弧a连接， 其中， 所有的配送弧a构成弧集A， 包括： 连接服务中心节点和充电节点的配送弧构成的充电配送弧集Ar、 连接服务中心节点 和需求节点的配送弧构成的服务配送弧集As、 连接充电节点和需求节点的配送弧构成的需 求配送弧集Ad、 连接虚拟节点和服务中心节点的配送弧构成的虚拟配送弧集Adum以及连接 虚拟节点和需求节点的配送弧构成的虚拟配送弧集Avir； 所述数据获取模块还用于获取基础信息和决策变量， 所述基础信息包括  Bd中的任一需 求节点i的需求d的数量和需求集D、 任一配送弧a上配送需求d的配送能耗ca、 任一配送弧a 的距离da、 Bs∪Br中的任一节点j的设施规模m和设施规模集  Mj、 设施规模为m的节点j的容 量capj,m和建设能耗fj,m、 A\ （Adum∪Avir） 中的每个配送弧的建设能耗ha、 最大配送时间Tmax和 无人机续航里程Ddua以及无人机的飞行速度； 所述决策变量包括： 节点j的设施规模变量 yj,m、 配送弧a的建设变量  za、 经配送弧a配送的需求d的配送量决策变量xad、 需求d通过配送 弧a配送的配送弧选择变量pad； 模型构建模块， 用于基于获取的基础信息构建目标函数 min 和生成约束条件， 所述约束 条件包括节点的配送量约束、 节点的设施规模约束、 节点的容量约束、 最大配送 时间约束、 无人机续航里程约束、 经过需求节点和 服务中心节点的路径约束、 决策变量约束以及决策 变量的相关 关系约束； 航线确定模块， 用于基于目标函数和 约束条件确定yj,m、 za、 xad和pad的取值， 得到目标节 点和对应的设施规模、 目标配送弧和对应的配送量以及目标配送弧配送的需求。 2.根 据 权 利 要 求 1 所 述 的 系 统 ， 其 特 征 在 于 ， 所 述 节 点 配 送 量 约 束 为 = 其中， Aj‑为流入节点j的配送弧构成的弧集， a1为Aj‑中的任一配送弧，  xa1‑d为配送弧 a1的配送量决策变量； Aj+为流出节点j的配送弧构成的弧集， a2为Aj+中的任一配送弧； xa2‑d 为配送弧 a2的配送量决策变量； nd为需求节点 i的需求量。 3.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 所述节点 规模约束为： ，  ∀j∈Bs∪Br； ； 所述节点 容量约束为： ，  ∀j∈Bs∪Br；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239319 A 2其中， Aj+为流出节点j的配送弧构成的弧集。 4.根 据权 利要 求 1 所 述的 系统 ， 其 特 征 在 于 ， 所 述 最 大 配 送时 间 约束 为 ∀d∈D， j∈Br； Aj+为流出节点j的 配送弧构成的弧集， ta为无人机在配送弧a上的配送时间， tja+为无人机在配送弧a 的源节点 上的配送时间， Aj‑为流入节点j的配送弧构成的弧集。 5.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 所述无 人机续航里程约束包括： 2da*pad≤Ddua，∀d∈D， a∈As∪Ad； 和da*pad≤Ddua，∀d∈D， a∈Ar。 6.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 所述经过需求节点和服务中心节点的路径 约束包括： ，  ∀d∈D， j∈Bd； 和  ，∀d∈D， j∈Bs； 其中， Aj+为流出节点j的配送弧构成的弧集， Aj‑为流入节点j的配送弧构成的弧集。 7.根据权利要求1所述的系统， 其特 征在于， 所述决策变量约束包括： xad∈N1，∀d∈D， a∈A， N1为自然数； za={0， 1}，∀a∈Ar∪As∪Ad； yj,m={0， 1}，∀j=Br∪Bs， m∈Mj； pad={0， 1}，∀d∈D， a∈A。 8.根据权利要求7所述的系统， 其特征在于， 所述决策变量的相关关系约束包括配送弧 的配送量传输与节点建设、 配送弧建设之间的相关关系约束、 配送弧建设和节点建设的相 关关系约束以及配送弧的配送量和需求在配送弧的利用相关 关系约束； 其中， 配送弧的配送量传输与节点建 设之间的相关 关系约束为：  ；∀d∈D， a∈Ar∪As∪Ad； 配送弧的配送量传输与配送弧建 设的相关 关系约束为： xad≤N2*za，∀d∈D， a∈Ar∪As∪Ad； N2为大于xad的自然数； 配送弧建 设和节点建 设的相关 关系约束为： ，∀a∈Ar∪As∪Ad 和  ，∀a∈Ar； ； 配送弧的配送量和需求在配送弧的利用相关 关系约束为：  xad≥‑N2* （1‑pad） ，∀d∈D， a∈A； xad≤N2* pad，∀d∈D， a∈A； ja+为配送弧 a的源节点， ja‑为配送弧 a的汇节点。 9.根据权利要求1所述的系统， 其特征在于， 还包括显示模块， 用于显示所述航线网络 结构图和获取的航线。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239319 A 3