船舶与海洋工程

项目概述

针对南海多岛礁补给任务中传统人工船舶成本高、风险大、易受海况影响等问题，本项目研究异构无人艇集群协同运输调度优化。以太平岛为配送基地，综合考虑岛礁空间分布、物资需求、无人艇异构特性（载重、航速、抗风浪等级、航行里程、成本）及海况等级约束，建立了以运输总成本与优先级加权到达时间惩罚之和最小为目标的混合整数线性规划模型。设计了改进变邻域搜索算法，集成节约值启发式、GRASP构造、多初始解筛选、多种邻域算子、destroy-repair扰动及模拟退火接受准则，实现高效求解。

项目创新点

建立了复杂海况下多约束集成的MILP模型；

设计了定制化改进VNS 算法；

构建了面向南海岛礁真实地理信息的基准算例。

项目成果及应用前景

数值实验表明：在小规模算例（5~16岛礁）中，本算法最优解与CPLEX精确解一致；在40岛礁算例中，平均求解时间约11.55秒，目标函数波动约3.50%，具有良好稳定性。与传统人工经验调度相比，总运输成本降低24.40%，并行完成时间缩短13.93%。无人艇集群补给较传统人工船舶可节省成本约70.50%~73.45%。本研究成果可为南海等复杂海洋环境下多岛礁物资补给提供智能调度决策支持，并可推广至海上紧急救助、海洋资源开发、无人系统协同运输等领域。