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专利号: 2022113637741
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种垃圾车辆低碳动态路径规划方法,其特征在于,所述动态路径规划方法包括以下步骤:步骤一:读取实例的输入信息,给出优化目标的定义,并设定约束条件;

步骤二:将Q学习的超启发式粒子群算法参数初始化;

步骤三:生成初始候选种群,并且计算适应度,确定个体极值和全局极值;

步骤四:通过高层学习策略HLS为种群选择底层启发式搜索算子LLH,并产生新的种群,计算每个新个体的目标值,Eva值增加PS;

步骤五:在每次迭代中更新个体极值和全局极值;

步骤六:若Eva>Evamax,则终止迭代,输出适应度最优的个体,该个体为规划好的车辆调度方案,否则转步骤四。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾车辆低碳动态路径规划方法,其特征在于,所述步骤一先获取输入信息,然后将信息输入到预先构建的Q学习超启发式粒子群算法的低碳动态路径规划模型中,在Q学习超启发式粒子群算法引入了动态响应机制,最后在动态事件的发生时刻确定当前环境下的最优调度方案。

3.根据权利要求2所述的一种垃圾车辆低碳动态路径规划方法,其特征在于,所述Q学习超启发式粒子群算法采用整数编码,基于动态响应机制生成PS个个体,每个个体X的编码均为一串由3~n(tl)之间整数组成的序列:其中,i表示垃圾投放点的编号,i=[3,n(tl)];已知优化目标为路径中产生的运输成本,即运输成本越少适应度越高,规划的方案越好,则个体适应度定义为:确定个体极值和全局极值。

4.根据权利要求2所述的一种垃圾车辆低碳动态路径规划方法,其特征在于,所述动态响应机制包括利用动态事件启发信息对原有方案进行修补、历史最优信息复用以及随机初始化。

5.根据权利要求4所述的一种垃圾车辆低碳动态路径规划方法,其特征在于,所述通过高层学习策略HLS为种群选择底层启发式搜索算子LLH,并产生新的种群,具体操作包括:(1)若种群第一次使用Q学习的高层策略(QHLS),则将Q学习得出的Q表内元素全部初始化为0,否则,根据上一种群状态执行对应动作所获得的奖励值更新Q表,更新公式如下;

(2)基于当前最优解感知当前种群状态;

(3)根据公式计算出当前状态下各个低层启发式搜索算子的选择概率,公式如下;

(4)通过轮盘赌选择策略确定当前种群状态下的最佳LLH。

6.根据权利要求5所述的一种垃圾车辆低碳动态路径规划方法,其特征在于,所述低层启发式搜索算子包括四种学习算子和两种局部搜索算子的组合,四种学习算子包括:贪婪式学习策略、多元式学习策略、探索式学习策略和利用式学习策略,两种局部搜索算子包括增强型局部搜索算子1和增强型局部搜索算子2。

7.根据权利要求6所述的一种垃圾车辆低碳动态路径规划方法,其特征在于,所述当前种群状态的确定具体实现步骤如下:(1)假设xbest(t)和xbest(t‑1)分别表示为第t代和第t‑1代的最优解,Δf(xbest)定义为xbest(t)和xbest(t‑1)之间适应度值的增量,即Δf(xbest)=f(xbest(t))‑f(xbest(t‑1));Δf(xbest)>0表示种群收敛性的提升,Δf(xbest)=0表示种群陷入停滞,为序列长度为n1的个体建立线段连接矩阵 若个体序列中包含点i到点j的线段,则xij=1,否则,xij=0;

(2)按下式获取两两个体连接矩阵G1和G2中相同线段的集合D(G1,G2),再由公式计算G1和G2的相似度similar(G1,G2)∈[0,1]。

(3)定义了种群的相似度 其中即种群所有个体与当前最

优个体xbest之间相似度的平均值,similarpop=[0,1]。

8.一种垃圾车辆低碳动态路径规划系统,其特征在于,所述获取模块,用于获取输入信息,包括:在调度点tl,垃圾清运车辆需要服务的垃圾投放点、车场和垃圾中转站的总数量n(tl)、垃圾投放点的坐标信息、车场坐标信息、垃圾中转站坐标信息、每个垃圾投放点的垃圾量、垃圾车辆容量Q以及司机的最大工作时长Tmax;

确定模块,用于将输入信息输入到预先构建的Q学习超启发式粒子群算法的垃圾清运车辆低碳动态路径规划模型中,Q学习超启发式粒子群算法引入了动态响应机制,在动态事件的发生时刻确定当前环境下的最优调度方案;

所述Q学习超启发式粒子群算法的垃圾清运车辆低碳动态路径规划模型的优化目标为在调度点tl,所规划调度方案中运输成本较低且碳排放量较少;Q学习超启发式粒子群算法的垃圾清运车辆低碳动态路径规划模型的约束条件为在调度点tl,所有车辆在调度点tl均从动态事件发生前经过的最后一个站点出发且仅出发一次、在调度点tl剩余未服务的每个垃圾投放点只允许一辆车服务一次、每个垃圾投放点被服务时一定会有一辆车从某个地点行驶到该垃圾投放点并从该点离开、所有车辆在垃圾中转站将垃圾全部排空、每辆车在一次行程中的垃圾装载量不大于其容量限制以及每辆车司机的工作时间不能超过规定的最大工作时长限制。

9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,其特征在于,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法。

10.一种计算设备,其特征在于,包括:

一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至7所述的方法中的任一方法的指令。