[发明专利]一种基于凸包覆盖的医疗站点部署方法

权利要求书

1.一种基于凸包覆盖的医疗站点部署方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、将城市交通平面图映射为网络拓扑图；

步骤2、根据运动手环数据计算每个人的医疗需求；

步骤3、计算得到一个站点集合S，使S能够覆盖顶点集合V的凸包；

步骤1所述的将城市交通平面图映射为网络拓扑图，具体实现如下：

步骤1-1.初始化i为0，初始化顶点集合V为空集合；

步骤1-2.如果城市交通平面图中所有的路段都已经被标记，则跳转到步骤1-5；

步骤1-3.令i增加1,找到城市交通平面图中任意一条没有被标记的路段，创建一个顶点vi，将vi(x)和vi(y)设置为该条路段中心的经度和维度，将顶点vi加入顶点集合V中，并标记该路段为已处理；

所述的路段指两个交叉口之间没有其他交叉口的道路；

步骤1-4.跳转到步骤1-2；

步骤1-5.将i赋值给n1，即n1＝i，其中n1用于表示顶点集合V中顶点的个数；

步骤1-6.初始化边的集合E为空集合，同时初始化i为1；

步骤1-7.如果i大于n1，则跳转到步骤1-13；

步骤1-8.初始化j为1；

步骤1-9.如果j大于n1，则跳转到步骤1-12；

步骤1-10.如果vi和vj所代表的路段在城市交通图上通过一个交叉路口直接相连，则在边的集合E中加入边(vi,vj)

步骤1-11.令j增加1，跳转到步骤1-9；

步骤1-12.令i增加1，跳转到步骤1-7；

步骤1-13.结束；

步骤2所述的根据运动手环数据计算每个人的医疗需求，具体实现如下：

步骤2-1.初始化数组N[n]，其中每一个元素N[i]表示i号人员对医疗服务的需求强度，即该人员平均每天需要的医疗次数；

步骤2-2.初始化i为1；

步骤2-3.如果i大于n，步骤2结束，其中n为人员运动信息表的记录总数；

步骤2-4.令x等于T(i).age，令μ等于25，σ等于1，正态分布f(x)见公式(1)；令N[i]等于k*(f(25)-f(T(i).age))，其中k为经验常数，运动手环数据构成人员运动信息表T，T(i)表示人员运动信息表T的第i行记录，T(i).age为第i号人员的年龄；

步骤2-5.令i增加1，跳转到步骤2-3；

步骤3所述的计算得到一个站点集合S，使S能够覆盖顶点集合V的凸包，具体实现如下：

步骤3-1.生成顶点集合V的凸包顶点集合B和凸包边集合E,初始化S为空集，初始化TV为V；

步骤3-2初始化level_S为空集,同时初始化i为1；

步骤3-3.选定第一个站点的位置si，将si放入集合level_S，并将对应的顶点si.v从TV中删除；

步骤3-4.如果凸包边集合E已经完全被level_S中的站点覆盖，则跳转到步骤3-7.

步骤3-5.令i增加1，选定下一个站点的位置si，将站点的位置si放入level_S；

步骤3-6.跳转到步骤3-4；

步骤3-7.将level_S中的站点加入到S中；

步骤3-8.如果凸包顶点集合B所围出来的区域已经被集合level_S中所有顶点的覆盖圆组成的区域完全覆盖，则跳转到步骤3-10.

步骤3-9.使用函数Next_B(level_S,E)生成内层凸包顶点集合B＇和内层凸包边集合E＇，将B＇赋值到B，E＇赋值到E；令i增加1，跳转到步骤3-2；

步骤3-10.返回站点集合S，即需要部署站点的位置，结束；

步骤3-1所述的生成顶点集合V的凸包顶点集合B和凸包边集合E的过程具体如下：

步骤3-1-1.初始化边的集合E为空集合，初始化凸包顶点集合B为空集合；

步骤3-1-2.初始化i为1；

步骤3-1-3.如果i大于顶点集合V中顶点的个数，则跳转到步骤3-1-14；

步骤3-1-4.初始化j为1；

步骤3-1-5.如果j大于顶点集合V中顶点的个数，则跳转到步骤3-1-13；

步骤3-1-6.如果i和j相等，则j增加1，然后跳转到步骤3-1-5；

步骤3-1-7.如果(vi,vj)或者(vj,vi)已经在集合E中，则令j增加1，跳转到步骤3-1-5；

步骤3-1-8.如果V中其他所有顶点不是全部在直线(vi,vj)的一侧，则令j增加1，跳转到步骤3-1-5；

步骤3-1-9.将(vi,vj)加入集合E；

步骤3-1-10.如果vi不在B中，则将vi加入B；

步骤3-1-11.如果vj不在B中，则将vj加入B；

步骤3-1-12.令j增加1，跳转到步骤3-1-5；

步骤3-1-13.令i增加1，跳转到步骤3-1-3；

步骤3-1-14.返回凸包的顶点集合B和凸包的边集合E，结束；

步骤3-3所述的选定第一个站点的位置si，具体实现过程如下：

步骤3-3-1.将凸包边集合E赋值到集合TE；

步骤3-3-2.初始化i为1，初始化v为null，初始化d为10000,初始化r为10000；

步骤3-3-3.如果in2，跳转到步骤3-3-11，其中n2表示集合TV中顶点的个数；

步骤3-3-4.顶点vi的覆盖半径ri等于get_r(vi,N)；

步骤3-3-5.初始化顶点vi到集合TE中边的最短距离di为10000；

步骤3-3-6.取出集合TE中的一条边(vp,vq)，将该边从TE中删除，

new_di＝Abs((vq(y)-vp(y))*vi(x)+(vp(x)-vq(x))*vi(y)+(vp(y)-vq(y))*vi(x)+(vq.(x)-vp.(x))*vi.(y))/Sqrt((vq.(y)-vp.(y))*(vq.(y)-vp.(y))+(vp.(x)-vq(x))*(vp(x)-vq(x)))；

步骤3-3-7.如果new_di小于di，则di等于new_di；

步骤3-3-8.如果TE不为空，跳转到步骤3-3-6；

步骤3-3-9.如果abs(di-ri/2)小于abs(d-r/2)，则令d等于di，令v等于vi,令r等于ri；

步骤3-3-10.令i增加1，跳转到步骤3-3-3

步骤3-3-11.返回(v,r)；

步骤3-5所述的选定下一个站点si，具体的实现如下：

在V中找到一个顶点v，则该顶点v需满足以下条件：

Ⅰ.在v部署站点的覆盖圆与E中的边相交，也与当前已经求得的level_S中某个站点v’的覆盖圆相交；

Ⅱ.在v部署的站点与E中的边交点的连线长度加上v与v’交点的连线长度最短；

步骤3-9所述的生成内层凸包顶点集合B＇和内层凸包边集合E＇的函数Next_B(level_S,E)具体实现如下：

步骤3-9-1.初始化NB和NV为空；

步骤3-9-2.取level_S中的两个站点，得到覆盖圆的交点vp和vq；

步骤3-9-3.如果vp与E中所有边的最短距离小于vq与E中所有边的最短距离，则将vq加入到NV中，否则将vp加入到NV中；

步骤3-9-4.如果level_S中任意两个站点都已经计算过覆盖圆的交点，则跳转到步骤3-9-6；

步骤3-9-5.跳转到步骤3-9-2；

步骤3-9-6.生成顶点集合NV的凸包顶点集合B和凸包边集合E；

步骤3-9-7.返回凸包的顶点集合B和凸包的边集合E，结束；

所述的步骤3-9-6生成顶点集合NV的凸包顶点集合B和凸包边集合E的方法与步骤3-1相同；

所述的步骤3-3-4中顶点vi的覆盖半径ri的函数get_r(vi,N)求解如下：

步骤①.初始化服务半径r为R，R表示站点的服务半径上限；

步骤②.初始化服务负载l为demand(vi(x),vi(y),r),初始化迭代阈值a为0.99；

步骤③.如果l小于等于L，则跳转到步骤⑧；

步骤④.令r等于L*r/l；

步骤⑤.令l等于demand(vi(x),vi(y),r)；

步骤⑥.如果l小于L且l大于L*a，则跳转到步骤⑧；

步骤⑦.跳转到步骤④；

步骤⑧.返回r，结束；

步骤②和步骤⑤中的函数demand是获得以(x,y)为圆心，r为半径的范围内的医疗需求，并将获取的数据赋值在函数demand(x,y,r)中，实现过程如下：

步骤a.初始化i为0，初始化d为0；

步骤b.如果i大于n，跳转到步骤e；

步骤c.如果(T(i).x-x)^2+(T(i).y-y)^2小于r^2，则令d等于d+N[i]；

步骤d.令i增加1，跳转到步骤b；

步骤e.返回d,结束。