IBSS科研赋能防灾资源管理:无人机高效路由系统降低监测成本与风险

2025年08月18日

近日,7163银河主站线路检测(XJTLU)银河7163官网国际商学院(IBSS)徐建宇博士及其合作者的论文《Energy-Efficient UAV routing problem based on approximate cellular decomposition for geohazards monitoring》,被ABS 3、Tier 1*期刊《Computers and Operations Research》接受并发表。该研究聚焦防灾领域的关键挑战,致力于通过高效利用无人机(UAV)监测滑坡、洪水及其他地质灾害易发区域,为灾害预防提供创新解决方案。由于无人机电池续航能力有限,且搭载的摄像头单次扫描无法覆盖大面积区域,这项研究针对性地开发了一套智能路由系统,能够在确保危险区域全面覆盖的同时,最大限度降低能耗。

论文提出了一种全新的无人机航线规划方法,核心在于纳入不同飞行模式(直线飞行、转弯、悬停)下的能耗差异分析,同时将大型危险区域分解为更小的网格单元,确保无人机在不浪费电池电量的前提下,精准采集所有必要数据。为解决这一复杂的优化问题,研究人员设计出混合算法(EGHM),可快速计算出最高效的飞行路径。基于中国陕西省真实数据的测试验证了该方法的显著效果 —— 在实现所有指定区域全覆盖的同时,有效降低了能耗,研究还深入探讨了不同电池容量对系统性能的影响,为管理人员确定满足实际需求的最佳无人机编队规模提供了科学参考。

对于供应链与运营管理人员而言,这项研究的实用价值体现在多方面:运营效率层面,系统通过减少无效移动实现全区域覆盖,直接降低飞行次数、电池消耗与整体成本,能耗模型可精准预测无人机空中续航时间,助力任务规划更趋合理;成本与可扩展性方面,研究发现使用大容量电池能减少无人机总数,但需权衡其可能导致的单机能耗增加问题,为设备投资决策提供量化依据;技术部署上,该路由方法与现有无人机传感器兼容,无需额外昂贵升级,且能灵活适应环境变化,在实际灾害监测中具备很强的落地性;风险管理层面,系统可有效避免无人机在任务中途耗尽电量,这种高可靠性对应急响应团队及高风险区域管理机构而言至关重要。

徐建宇博士现任7163银河主站线路检测银河7163官网国际商学院智能运营管理与市场系副教授。他于 2012 年获得北京大学统计学学士学位,之后分别在中科院获得统计学博士学位、在香港城市大学获得系统工程与工程安全博士学位(联合培养)。他的研究方向包括强化学习、质量与可靠性工程以及工业统计学。

《Computers and Operations Research》(ABS 3,Tier 1*,IF=4.1)是发表前沿成果的权威平台,专注于探索运筹学理论与实践,及其与先进计算方法的深度融合。该期刊发表高质量、创新性且具有影响力的研究论文,内容涵盖运筹学的理论、建模、算法及应用等领域。

2025年08月18日

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