无人机周期监测船舶大气污染物排放控制区的路径优化问题

发布时间：2023-06-01 05:36

　　航运是一种重要的运输方式,但同时也产生了大量的有害气体。船舶所排放的大气污染物对自然环境和公众健康都会造成严重的影响,而其根本来源于对重油的使用。为此,相关国际组织和国家政府设定了一些排放控制区,在这些排放控制区内,对船舶使用的燃油的含硫量有着严格的要求。但是,轻油比重油贵,为了节省成本,船东有可能违背这些规定而使用重油。因此,需要采取有效的方式来监测排放控制区内船舶的排放情况,以此作为辅助依据来判断船舶是否使用了重油。在现存的监测方式当中,使用无人机是一种不错的选择,因为无人机的工作方式具有自动化、无人化、采集信息准确、传输信息及时、可以克服地理障碍等优点。然而,购置无人机的固定成本和使用无人机的变动成本仍然较高,为了节省使用无人机的成本,需要对无人机的飞行路径进行优化。本文对该问题进行了详细的描述,并且突出强调了本问题最大的一个不同之处,即网络中的结点能被访问多次,且相邻的访问之间有周期值约束。我们还提出了相应的数学模型,尽管这些混合整数规划模型可以使用求解器直接进行求解,但是为了提高求解效率,我们设计了适合本问题的禁忌搜索启发式算法。在算例分析当中,求解了不同规模的算例,并对相关...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 船舶大气污染物
        1.1.2 排放控制区
        1.1.3 监管情况
        1.1.4 无人机的发展和应用
    1.2 国内外相关措施
    1.3 研究意义
    1.4 研究方法
    1.5 章节安排
第二章 研究综述和问题描述
    2.1 研究综述
        2.1.1 无人机路径规划研究综述
        2.1.2 车辆路径规划研究综述
        2.1.3 网络设计研究综述
    2.2 问题描述
        2.2.1 ECA区域划分
        2.2.2 无人机的特点
        2.2.3 问题假设
        2.2.4 问题决策
        2.2.5 问题特点
    2.3 本章小结
第三章 无人机路径优化的数学模型
    3.1 连续时间模型
        3.1.1 混合整数规划模型
        3.1.2 模型求解分析
    3.2 离散时间模型
    3.3 本章小结
第四章 禁忌搜索启发式算法
    4.1 解的表示方法
    4.2 禁忌搜索算法框架
    4.3 生成初始解的方法
    4.4 解的提升方法
        4.4.1 单架次无人机路径的优化方法
        4.4.2 多架次无人机路径的优化方法
    4.5 邻域搜索操作方法
    4.6 禁忌策略
    4.7 本章小结
第五章 算例分析
    5.1 小规模算例的求解分析
    5.2 大规模算例的求解分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 总结
        6.1.1 研究成果
        6.1.2 创新点
    6.2 展望
参考文献
附录1
附录2
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3826720