本发明专利技术涉及一种动态需求下的异质平台协同路径规划方法，属于路径规划技术领域，首先建立了一种刻画客户动态需求下的多无人机与多卡车协同配送路径规划问题的混合整数线性规划模型，其次，得到确定需求下卡车和无人机配送路径；最后，在各配送阶段引入动态需求下的新需求得到各配送阶段动态需求下更新需求集合；基于确定需求的卡车和无人机协同配送路径，获得各配送阶段动态需求下卡车的初始位置和无人机的时空位置；基于各配送阶段动态需求下更新需求集合、卡车的初始位置以及无人机的时空位置得到生成动态需求下完整的卡车和无人机协同配送路线，弥补了现有路径规划模型与方法的不足，生成高效率、多阶段的无人机和卡车协同配送方案。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及路径规划，具体涉及一种动态需求下的异质平台协同路径规划方法，尤其涉及一种动态需求下的无人机与卡车协同配送路径的规划方法。
技术介绍
1、随着居民消费水平的提升和消费习惯的转变，我国物流快递行业经历了迅猛的增长。然而，末端配送作为快递业务的关键环节，正面临日益严峻的挑战，尤其是快递配送的“最后一公里”问题，已成为快递行业迫切需要解决的关键问题。与此同时，无人航空器技术取得了显著的进步，无人机物流配送作为助力交通强国建设的典型应用场景被重点关注。将无人机加入到使用快递卡车进行配送的传送模式中，具有提升配送效率、降低配送人工成本、减少配送接触等优点，为解决末端配送问题提供了创新的解决方案，受到了工业界和学术界的广泛探索。
2、在进行无人机与卡车的联合配送时，需要对待服务客户的配送顺序和配送方式进行规划，即无人机和卡车协同配送路径规划。路径规划是实现多无人机和多卡车协同配送的核心环节，路径规划方案的质量直接关系到最后一公里配送的效率。然而，无人机和卡车协同配送路径规划问题具有复杂的耦合约束和庞大的搜索空间，使得求解协同配送路径异常困难。此外，在实际配送过程中，完整客户需求通常无法提前预知，新客户的配送需求随时可能出现。现有的规划方法大多基于静态和确定性的客户需求来设计无人机和卡车协同配送方案，生成的协同配送路线难以适应动态新增需求。
3、鉴于此，迫切需要一种动态需求下的多无人机和多卡车协同配送路径规划方法，以提高配送系统的适应性和响应能力。
技术实现思路
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p>1、鉴于上述问题，本专利技术提供了一种动态需求下的异质平台协同路径规划方法，本专利技术首先建立了一种可以刻画客户动态需求下的多无人机与多卡车协同配送路径规划问题的混合整数线性规划模型，其次，得到确定需求下卡车和无人机配送路径；最后，在各配送阶段引入动态需求下的新需求得到各配送阶段动态需求下更新需求集合；基于确定需求的卡车和无人机协同配送路径，获得各配送阶段动态需求下卡车的初始位置和无人机的时空位置；基于各配送阶段动态需求下更新需求集合、卡车的初始位置以及无人机的时空位置得到生成动态需求下完整的卡车和无人机协同配送路线；提出了基于时域滚动的多配送阶段求解算法框架，弥补了现有路径规划模型与方法的不足，生成高效率、多阶段的无人机和卡车协同配送方案。2、本专利技术提供了一种动态需求下的异质平台协同路径规划方法，尤其提供一种动态需求下的无人机与卡车协同配送的路径规划方法，包括：
3、步骤一、设置动态需求下异质平台的协同配送场景；基于异质平台的协同配送场景建立协同配送路径约束条件；利用所述协同配送路径约束条件建立动态需求下异质平台协同配送路径的规划模型；所述异质平台包括平台一和平台二；
4、优选的，步骤一所述设置动态需求下异质平台的协同配送场景具体步骤包括：
5、确定异质平台为卡车和无人机；
6、预设卡车配送路线；所述卡车配送路线包括多个配送阶段及其对应的配送路径与补货路线；
7、可以理解的是，所述补货为当配送阶段中出现新需求时，使用空闲无人机对新需求进行补货；
8、基于卡车配送路线设计无人机配送路线；所述无人机配送路线包括多个配送阶段及其对应的无人机配送路径和补货路线；
9、获得各个配送阶段的客户需求集合；卡车按照配送路线从仓库出发进入各个配送阶段；无人机沿无人机配送路线跟随卡车；无人机与卡车分别按照对应的配送路线和客户需求集合在各个配送阶段依次访问客户点进行配送；
10、无人机从卡车起飞服务客户或服务客户后降落至卡车；对所有阶段客户需求集合完成全部配送后，无人机与卡车返回仓库。
11、进一步的，所述各个配送阶段的客户需求集合包括各个配送阶段的需求和动态补充的新需求；
12、进一步的，客户可在任一配送阶段提出新需求，但每个客户至多提出一次新需求；
13、所述卡车可以搭载多架无人机；所述无人机可以在不同卡车上进行起飞和降落；
14、所述卡车从仓库出发时可携带多个已知需求对应的货物，并进行逐一配送；所述无人机在离开卡车服务一个客户后即需降落至卡车；
15、在每配送阶段新需求产生后，若需使用尚未返回仓库的卡车或无人机进行配送，应使用无人机携带新需求所需货物对卡车进行补货；
16、卡车或无人机返回仓库后可再次出发参与后续阶段的新需求配送。
17、可以理解的是，所述动态需求下无人机和卡车协同配送路径的规划模型为动态需求下的多无人机和多卡车协同配送路径规划问题的整数线性规划模型。
18、进一步的，所述无人机和卡车协同配送路径的规划模型的表达式为：
19、
20、其中，b为无人机和卡车协同配送路径的规划模型的目标函数值，τ为配送阶段，表示配送阶段个数，a1表示卡车可行驶时空弧集合；表示卡车在配送点i和配送点j之间的通行成本；xw,i,j,t,s(τ)表示第τ个配送阶段下第w辆卡车在时刻t从配送点i出发，在时刻s到达配送点j的时空弧，w表示卡车数量；a2表示无人机可行驶时空弧集合，表示无人机在配送点i和配送点j之间的通行成本；yv,i,j,t,s,a,b(τ)表示在第τ个配送阶段下无人机v是否以状态a在时刻t从配送点i出发，以状态b在时刻s到达配送点j的时空弧，v表示无人机数量。
21、优选的，所述协同配送路径约束条件包括：流平衡约束、无人机和卡车耦合约束、客户服务约束；
22、进一步的，所述流平衡约束包括：
23、
24、其中，(j,s)∈n1，n1表示配送点集合；
25、进一步的，所述无人机与卡车耦合约束包括：
26、
27、其中，yv,i,j,t,s,w,w(τ)表示在第τ个配送阶段下无人机v是否跟随卡车w在时刻t从配送点i出发，跟随卡车w在时刻s到达配送点j的时空弧；yv,i,j,t,s,w,m′(τ)表示在第τ个配送阶段下无人机v从卡车m′起飞进行配送，且在时刻t从配送点i出发，在时刻s到达配送点j后降落在卡车w的时空弧；xw,i,k,t,r(τ)表示在第τ个配送阶段下第w辆卡车在时刻t从配送点i出发，在时刻r到达配送点k的时空弧，(k,r)∈n1，n1表示配送点集合，(i,k,t,r)∈a1，a1表示卡车可行驶时空弧集合；yv,i,j,t,s,m′,w(τ)表示在第τ个配送阶段下无人机v是否从卡车m′起飞进行配送，且在时刻t从配送点i出发，在时刻s到达配送点j后在卡车w降落的时空弧；
28、xw,k,j,r,s(τ)表示在第τ个配送阶段下第w辆卡车在时刻r从配送点k出发，在时刻s到达配送点j的时空弧,(k,j,r,s)∈a1；表示第τ个配送阶段新需求点卡车服务时空弧集合；表示第τ个配送阶段新需求点无人机服务时空状态弧集合；表示第τ个配送阶段新需求点无人机服务从仓库出发的时空状态弧集合；(0,j,t,s,0,w)表示在时刻t从仓库出发，在时本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种动态需求下的异质平台协同路径规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，步骤一所述设置动态需求下异质平台的协同配送场景具体步骤包括：
3.根据权利要求2所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，所述各个配送阶段的客户需求集合包括各个配送阶段的需求和动态补充的新需求；
4.根据权利要求2所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，所述无人机和卡车协同配送路径的规划模型的表达式为：
5.根据权利要求1所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，步骤二所述得到确定需求下异质平台配送路径的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，步骤21所述得到确定需求下的卡车配送路径规划模型和无人机配送路径规划模型的具体步骤包括：
7.根据权利要求5所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，步骤22所述得到确定需求下卡车和无人机配送路径的具体步骤包括：
8.根据权利要求7所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，所述无人机配送路网包含第一类连边集合和第二类连边集合；
9.根据权利要求7所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，步骤三所述生成动态需求下完整的异质平台协同配送路线的具体步骤包括：
10.根据权利要求1所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，得到各配送阶段的更新需求集合，具体步骤包括：
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【技术特征摘要】
1.一种动态需求下的异质平台协同路径规划方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，步骤一所述设置动态需求下异质平台的协同配送场景具体步骤包括：
3.根据权利要求2所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，所述各个配送阶段的客户需求集合包括各个配送阶段的需求和动态补充的新需求；
4.根据权利要求2所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，所述无人机和卡车协同配送路径的规划模型的表达式为：
5.根据权利要求1所述的异质平台协同配送路径的规划方法，其特征在于，步骤二所述得到确定需求下异质平台配送路径的具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的异质平台协...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宇萌，邢家豪，佟路，杜文博，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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