無人機、充電汽車、激光通信等當前熱門技術,由于其續(xù)航能力或傳播距離有限,使其大規(guī)模推廣應用受到了嚴重的阻礙。部署合理且分布廣泛的中繼設施網絡可以有效地擴展其覆蓋的范圍。由于部分中繼設施的建設費用高昂,且可以服務的需求有限,因此,合理的選擇中繼設施建設的位置和規(guī)模,對于這些技術的發(fā)展和普及意義重大。中繼設施的選址定容規(guī)劃不同于經典的服務設施規(guī)劃問題,其面向的是以從起點到終點的流需求為服務對象的新型規(guī)劃問題。論文根據這類新型規(guī)劃問題的特點和共性,針對帶有續(xù)航能力約束的流需求服務設施選址定容規(guī)劃問題的建模方法和具體應用場景開展了研究工作,論文的主要研究工作如下:1.分析了流需求服務設施選址問題中包含的實體的屬性和主要活動,對規(guī)劃問題中涉及的約束條件進行分類。具體研究了每類約束條件的可能應用場景和表現(xiàn)形式。對每一類約束條件涉及的不同應用場景和表現(xiàn)形式進行歸納,總結得到了流需求服務設施選址規(guī)劃問題的模型框架。根據模型框架,將已有流需求服務設施選址規(guī)劃模型進行歸類,根據歸類結果指出了當前已經解決和尚未解決的模型應用背景,并將尚未解決的較為復雜的三類選址定容規(guī)劃問題作為論文的主要研究內容。2.提出并... 

【文章來源】：國防科技大學湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

經典25點選址問題在經典25點選址問題中，網絡中不區(qū)分O-D點和備選點，所有點均可作為流需求的起點或終點，同時也可以建設服務設施

國防科技大學研究生院博士學位論文第36頁邊境管控手段依然比較落后單一。目前，主要依靠邊防部隊官兵乘車、馬巡邏和徒步巡邏相結合的方式進行，且相近兩次巡邏的時間間隔較長，敵對勢力成員可能利用我巡邏間隙在邊境地區(qū)越線侵犯我領土；“三股勢力”以及偷渡分子可能利用我巡邏間隙在邊境地區(qū)潛入潛出，破壞邊境地區(qū)的和平與安寧。因此，僅靠人力巡邏，難以實時管控邊境。由于人力巡邏無法滿足邊境監(jiān)控的需求，邊防部隊曾嘗試使用無人機進行巡邏。然而，由于邊境地區(qū)的高海拔、極端氣候、以及廣闊的巡邏面積等問題，無人機巡邏的方法還未得到有效的方案支持，主要存在的問題是無法在無人機的有效續(xù)航時間內完成巡邏任務。因此，需要對無人機的巡邏路徑和中繼哨站進行合理的規(guī)劃，才能有效的發(fā)揮無人機的空中巡邏優(yōu)勢，完成邊境實時監(jiān)控的任務。無人機在高原邊境地區(qū)的巡邏問題具有其特殊性，主要體現(xiàn)在以下方面：（1）高原地區(qū)氣候寒冷，無人機電池續(xù)航能力大大減少，單次有效的飛行距離有限。西帕米爾高原地區(qū)平均海拔在4000米以上，最高氣溫不超過20℃，最低氣溫可達-53℃，邊境地區(qū)平均溫度-10℃左右。普通的鋰電池在-10℃的環(huán)境下只能保存10%的電量，即使是低溫鋰電池在-30℃時最多擁有其在20℃時80%的電量，而在極寒情況下（-50℃）只能有20%的電量[106]。目前也有根據極寒環(huán)境設計的鋰電池，但這種電池在常溫條件下發(fā)熱嚴重，在不同溫度下操作非常困難，不適合大規(guī)模推廣[107]。圖3.5西帕米爾高原邊境地區(qū)及周邊國家地形圖

國防科技大學研究生院博士學位論文第37頁（2）西帕米爾高原地廣人稀，地形復雜，然而并不是所有的區(qū)域都需要監(jiān)控，只有山間的峽谷形成的通道地區(qū)可以通行。如圖3.6所示，這些通道呈網狀分布。通道間存在多個哨站，哨站分布廣泛且海拔較高，哨站沒有電網支持，只依靠柴油發(fā)電機進行發(fā)電，柴油發(fā)電機型號不同，發(fā)電能力也有區(qū)別，能保障的無人機和其他設備數(shù)量也有區(qū)別。哨站可以為中小型無人機進行充電，但無法為大型無人機提供中繼服務。同時，由于物資缺乏，對中繼設備的保障較為困難，因此在選擇中繼節(jié)點時也不是無限的，已存在的哨站之間間隔在100km左右，如果保障中小型無人機的續(xù)航，需要增加哨站縮小哨站之間的距離，哨站的可建設位置由地形地勢決定。在選擇中繼哨站的位置的同時，也需要確定該哨站配備發(fā)電機的型號。（3）西帕米爾高原地區(qū)屬于敏感地帶，多個勢力犬牙交錯。邊境地區(qū)屬于兩國共有的防空識別區(qū)，因此在此區(qū)域飛行的大型服務器必須經過兩國的協(xié)商和共同定位和制約[108,109]。此前就出現(xiàn)過印度對于中邊境地區(qū)中國無人機巡邏的抗議，雖然后面證明并非我軍放飛的軍用無人機，但這個問題是存在爭議的。同時，由于邊境地區(qū)存在的恐怖勢力，大型無人機的安全也會受到威脅。圖3.6西帕米爾高原某地區(qū)通道地形示意圖（4）監(jiān)控需求會根據任務和突發(fā)狀況不斷變化，不同的監(jiān)控區(qū)域巡邏周期不同。對于整個西帕米爾高原地區(qū)的監(jiān)控存在重點監(jiān)控和防護區(qū)域，這些區(qū)域往往巡邏周期短，需要密切關注。當出現(xiàn)突發(fā)事件時，甚至要對一個區(qū)域進行實時關注。這樣就必須快速制定合理的巡邏計劃，利用現(xiàn)有的無人機資源和中繼哨站，完成特定的巡邏任務。（5）無人機設備存在部隊保障和歸屬問題，需要遵循制定好的巡邏方案，也就是說某一個無人


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