申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2023-05-11

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN116562692B

主分类号：G06F30/18

分类号：G06F30/18;G06Q10/0639;G06Q50/40;G08G5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2023.08.25#实质审查的生效;2023.08.08#公开

摘要：本发明涉及无人机航路网络设计技术领域，且公开了一种城市低空无人机航路网络评价方法，包括以下步骤：步骤一，基于通信、导航、监视设备，获取无人机航路网络系统多源信息数据；步骤二，从无人机航路网络结构与网络运行两个层面，构建航路网络评价指标集；步骤三，基于基础信息数据，通过计算各项指标变异系数与相关系数筛选航路网络评价关键指标；步骤四，根据筛选后的关键指标，采用基于熵权的逼近理想解排序法对航路网络进行评价，计算得到综合评价指数。本发明采用上述城市低空无人机航路网络评价方法，筛选网络评价关键指标，并对航路网络进行综合定量评价，为保障大规模无人机平稳、有序运行提供方法支持。

主权项：1.一种城市低空无人机航路网络评价方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，基于通信、导航、监视设备，获取无人机航路网络系统多源信息数据；步骤二，从无人机航路网络结构与网络运行两个层面，构建航路网络评价指标集；步骤三，基于基础信息数据，通过计算各项指标变异系数与相关系数筛选航路网络评价关键指标；步骤四，根据筛选后的关键指标，采用基于熵权的逼近理想解排序法对航路网络进行评价，计算得到综合评价指数；步骤二中，航路网络表示为为航路网络中全部目标节点集合，为航路网络中全部边的集合，A＝aijn×n为该航路网络的邻接矩阵；城市低空空域采用分层航路策略，每一航路网络中的全部航段均处于同一高度层，无人机在目标节点起降机场执行垂直上升或下降操作，基于此运行策略，从无人机航路网络结构与网络运行两个层面，构建航路网络评价指标集；航路网络结构指标包括网络总长度、网络平均度、网络效率、平均聚类系数、特征航路长度、度分布熵、平均非直线系数、网络连通度，分别表示为：网络总长度D，定义为航路网络中直连航段的长度之和，表示为： 式中，dij为vi与vj节点间的实际最短航路长度；网络平均度K，定义为航路网络中目标节点度之和与目标节点数量之比，表示为： 式中，aij为航路网络邻接矩阵第i行j列的元素值，n为目标节点数量；网络效率E，定义为航路网络目标节点间实际航路长度倒数的均值，网络效率与网络运输性能呈正相关，表示为： 平均聚类系数C，定义为航路网络中目标节点聚类系数平均值，表示为： 式中，aij为航路网络邻接矩阵第i行j列的元素值，aik为航路网络邻接矩阵第i行k列的元素值，ajk为航路网络邻接矩阵第j行k列的元素值；特征航路长度L，定义为航路网络中两节点间最短航路的平均值，表示为： 度分布熵H，该指标代表航路网络度分布的异质性，表示为： 式中，gi为节点vi的度与全部目标节点度之比，表示为： 平均非直线系数I，定义为航路网络中节点间非直线系数的平均值，表示为： 式中，sij为vi与vj节点间空间直线长度；网络连通度J，定义为规划低空空域内各目标节点间依托航路相互连通的强度，表示为： 式中，D为航路网络总长度，λ为各节点间航路总长度与空间直线总长度比值，A为所规划低空空域的水平面积；航路网络运行指标包括网络饱和度、网络可达性、运行成本、流量熵、交通密度、延误时间、冲突次数、冲突发生率，分别表示为：网络饱和度S，定义为某时刻航路网络交通量与容量之比，取值范围为0到1，表示为： 式中，Vnet为航路网络中运行的无人机架次，Cnet为航路网络容量；网络可达性G，定义为单位时间无人机在航路网络中飞行的平均最短航路长度，表示为： 式中，fij为单位时间节点vi与vj之间的飞行流量；运行成本M表示为： 流量熵F，流量熵代表单位时间航路网络飞行流量分配的均衡状态，表示为： 式中，ki为单位时间节点vi的飞行流量与航路网络流量之比，表示为： 式中，ti为单位时间节点vi的无人机飞行流量；交通密度T，定义为单位时间航路网络中无人机架次，表示为： 延误时间P，单位时间无人机平均延误时间表示为： 式中，m为单位时间航路网络无人机飞行流量，为第i架无人机到达目标节点的实际时刻，第i架无人机到达目标节点的计划时刻；冲突次数R，定义为单位时间航路网络无人机发生飞行冲突的总次数，表示为： 式中，ri为第i架无人机发生冲突的次数；冲突发生率Q，定义为单位时间航路网络中无人机发生冲突次数与飞行流量之比，表示为：

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