1.一种基于深度学习的两阶段能耗预测路径规划的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一,数据收集,收集冷链配送车辆在过去实际运行中的数据,包括历史驾驶数据,车辆参数数据和实时交通数据;
步骤二,数据预处理,对数据进行归一化和标准化,并进行特征工程,选择并构造对能耗预测有信息量的特征;
步骤三,能耗模型构建,构建行驶能耗和制冷能耗计算公式,并通过卷积神经网络模型以及收集到的数据,提取出特征集;
将特征集输入长短期记忆网络LSTM中,生成能耗预测模型;
步骤四,长期能耗预测,根据车辆在相似配送任务重的历史数据,提取与当前任务相关的,影响能耗的特征,输入能耗预测模型中,对未来可能路段的能耗进行预测,得到每两个节点之间的行驶能耗和制冷能耗预测;
步骤五,短期能耗预测,在车辆进行行驶过程中,实时采集影响能耗的数据,输入能耗预测模型,对当前与未来路段进行每两个节点之间的行驶能耗和制冷能耗预测,修正长期能耗预测;
步骤六,路径规划与优化,以总能耗最小化和时间约束,即规划路线时间不超过配送时间限制为目标,进行路径规划,采用非支配排序遗传算法NSGA‑II优化配送路径,并在后需行驶过程中根据实时数据及新的短期能耗预测,对得到的配送路径进行优化和修正;
所述行驶能耗计算公式为
m为车辆的质量,g为重力加速
度,θ为道路坡度,Cd为空气阻力系数,ρ为空气密度,K为车辆的形状因子,v为车速,Cr为滚动阻力系数,Ptract为电动车牵引力功率;
综合行驶过程中的平均速度,行驶能耗
μeled为电动汽车的能量转换效
率;M为车辆的质量;
制冷能耗计算公式为Ecool=γ·d.其中γ是单位距离的制冷能耗,d是行驶距离;
所述步骤六中,总能耗最小化目标函数为
其中,Edrive(i,i+1)表示车辆从节点i到节点i+1的行驶能耗,Ecool(i,i+1)表示同一路段的制冷能耗,N是路径中配送节点的总数,Etotal为总能耗;
时间约束目标函数为 其中,ti表示车辆在节点i及从节点i到节点i+1的行驶时间,T是配送任务的总时间限制。
2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的两阶段能耗预测路径规划的方法,其特征在于:所述数据为影响配送时间和制冷能耗的数据,所述历史驾驶数据包括车辆在各路段的实际行驶速度、行驶路线、时间和日期、外界环境条件和道路坡度;
车辆参数信息为车辆的物理和机械参数,包括满载和空载的重量、电池种类和容量、制冷系统的规格;
实时交通数据包括当前的交通流量、道路信息、交通事故数据,道路的拓扑结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的两阶段能耗预测路径规划的方法,其特征在于:所述步骤二中,选择并构造对能耗预测有信息量的特征包括速度变化率、坡度特征和环境特征。
4.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的两阶段能耗预测路径规划的方法,其特征在于:所述步骤三中,卷积神经网络模型以及收集到的数据,提取出特征集具体为,将经过预处理的历史驾驶数据输入到CNN网络中,数据格式为多维矩阵形式,通过多个卷积层提取数据的特征图,揭示不同特征之间的相关性和空间模式;使用池化层对卷积特征图进行降维,减少计算量的同时保留关键特征;最终输出的特征集保留了数据的关键信息,并为后续的LSTM网络提供输入。
5.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的两阶段能耗预测路径规划的方法,其特征在于:所述采用非支配排序遗传算法NSGA‑II优化配送路径具体步骤为,初始种群生成:初始种群中的每一个个体代表一条可能的配送路径,路径由一组节点序列表示,对于配送点P1,P2,…,PN,路径可以编码为一个序列[P11,P2,P3,…,PN],通过随机打乱配送节点的顺序,生成多个不同的路径,每条路径对应一个个体,每个个体在决策变量空间中代表一种可能的配送方案;
适应度评估:对于每个个体,即路径,通过能耗预测模型计算其总能耗,包括行驶能耗Edrive和制冷能耗Ecool,使用目标函数计算个体的适应度,计算每条路径的总配送时间,并将其作为第二个目标函数:
如果f2(P)>T,则该路径不满足时间约束,适应度值将进行惩罚性调整;
非支配排序与选择:在种群中,根据能耗f1(P)和时间f2(P)对每个个体进行排序,在每个非支配层内计算个体的拥挤距离;
选择操作:使用基于非支配排序和拥挤距离的二元锦标赛选择法,从当前种群中选择个体生成下一代种群,交叉操作:使用顺序交叉或部分映射交叉方法,对选定的个体进行交叉,生成新的路径个体,交叉操作帮助探索新的路径组合,以期找到更优的路径;
变异操作:使用点变异或邻位交换方法,随机改变路径中的一个或多个节点顺序,以增加种群的多样性并避免局部最优解;
将父代和子代种群合并,形成一个新的种群,然后对合并后的种群再次进行非支配排序和拥挤距离计算,从合并种群中选择适应度值最优的个体组成新种群,这些个体将进入下一代的演化,即迭代;
重复以上选择、交叉、变异和生产新种群的过程,直至达到预定迭代次数或种群适应度收敛,此时最优解即为当前条件下的最佳配送路径。