[发明专利]无人机航线获取系统

说明书

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B^d、预设的服务中心节点集B^s和预设的充电节点集B^r；航线网络构建模块，用于基于B^d、B^s和B^r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。

技术领域

本申请涉及无人机配送领域，具体涉及一种无人机航线获取系统。

背景技术

无人机，也称为无人驾驶航空器(Unmanned Aircraft, UA)，近几年在城市低空空域内应用越来越广泛，尤其新冠疫情期间无人接触的物流配送。服务药品、小包裹、外卖等货物的无人机配送，大大提高了最后一公里的配送效率。然而，爆发式的无人机配送需求，对最后一公里配送系统带来运行新挑战。在运行阶段，通过设计高效的无人机航线获取系统，得到合理的无人机航线及配送网络，不仅能有效地缓解飞行安全隐患，也能降低企业运行成本，最大化满足客户的需求。

事实上，无人机的最大航程直接影响最后一公里配送覆盖地区的范围大小，进而影响整个无人机航线及网络的设计。决定无人机的航程能力包括自身因素和外部条件，自身因素简单可以概括为无人机本身的飞行能力，其承载货物重量的大小和电池或燃料容量也会影响无人机的续航时间。现有的无人机航线获取系统一般只考虑客户的配送需求而未考虑无人机交付过程中的时效性和续航覆盖能力范围；而在实际应用中，除去考虑无人机本身机型设计和航线规划算法优越性，外部条件的调整优化也可改变当前无人机的续航覆盖能力范围，例如，合理布置无人机服务中心和增设充电节点以及合理分配每条航线的配送任务等都可以显著提升无人机的续航条件。

因此，在一定的能耗即成本的情况下，以尽可能短的配送时间完成配送任务，进而最大化无人机的最后一公里配送的能力，是实现低空无人机大规模高效运行的关键。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种无人机航线获取系统，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。

本发明实施例采用的技术方案为：

本发明实施例提供一种无人机航线获取系统，包括：

数据获取模块，用于获取需求节点集B^d、预设的服务中心节点集B^s和预设的充电节点集B^r；

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B^d、预设的服务中心节点集B^s和预设的充电节点集B^r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b^dummy，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A^r、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A^s、连接充电节点和需求节点的配送弧构成的需求配送弧集A^d、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A^dum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A^vir；