董智捷1 钱媛媛1 叶文睿2 李旺1 顾天奇3,4
1.东南大学 交通学院,江苏 南京 211189;
2.新加坡国立大学继续与终身教育学院,119077;
3.苏州工业园区蒙纳士科学技术研究院,江苏 苏州 215000;
4.澳大利亚蒙纳士大学 土木环境学院,VIV3800
Three-Dimensional Path Planning and Scheduling for Urban Emergency UAV Operations under Typhoon Disasters
DONG Zhijie 1 QIAN Yuanyuan1 YE Wenrui2 LI Wang1 GU Tianqi3,4
1.School of Transportation, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 211189, China;
2. College of Continuing and Lifelong Education, National University of Singapore, 119077, Singapore;
3. Monash Suzhou Science and Technology Institute, Suzhou Industrial Park, Jiangsu 215000, China;
4. Department of Civil and Environmental Engineering, Monash University, VIC 3800, Australia
摘要:
随着低空飞行技术的发展,无人机凭借三维机动性与低基础设施的依赖性,在灾害应急物资配送中成为提升响应效率的工具。本文以台风灾害背景下城市应急物资配送为背景,构建了综合风场扰动、动态能耗变化与通信约束的三维路径规划模型,建立能耗-时效耦合的多目标优化框架。采用三维立方体障碍建模和AABB相交检测实现路径避障约束,将该约束嵌入NSGA-II多目标进化算法中,通过混合编码与惩罚机制对算法进行改进。针对构建的城市建筑群场景和复杂风场环境,通过与MOEA/D方法比较,改进NSGA-II的HV均值提高了约67.6%,求解稳定性更高,且求解的解集分布更广,展现更好的算法求解能力与稳定性。为了评估系统在动态扰动下的控制鲁棒性,本文开展了风速、通信范围及偏远任务点分布三类敏感性实验。揭示了外部扰动对无人机群控制与调度决策的系统影响规律。形成自适应应急响应初期、灾后恢复与常态阶段自适应动态调度机制,为极端天气条件下的无人机应急物流调度提供理论支持与技术参考。研究为低空经济与韧性城市应急管理体系的融合发展提供了关键的决策依据。