面向效能均衡的救援基地群布局与异构无人艇配置协同优化

摘要

为降低高程序化与高危海上搜救任务对传统人工救援模式的依赖，提升我国海上搜救响应效率，本文提出一种考虑效能均衡的救援基地群布局与异质无人艇配置协同优化方法。该方法兼顾海域响应时效性与风险等级分布特性，构建救援效能评估模型，用于量化分析基地布局与无人艇配置方案的综合性能。在此基础上，以责任海域整体救援效能最大化为目标，综合考虑投资预算约束、无人艇续航能力限制及通信覆盖半径等实际条件，建立协同优化模型，并设计基于线性转换的精确求解算法，实现复杂约束下最优配置方案的高效求解。算法验证结果表明，当海域单元边长超过1.5 km时，该算法可在十几分钟内求得精确解，且计算精度随网格细化而提升，能更准确反映实际海洋环境特征。案例分析进一步显示，优化救援基地群布局与异质无人艇的协同配置方案，可有效改善海上救援效能空间分布的不均衡问题。敏感性分析结果表明，随着目标函数调节系数的增大，优化结果更倾向于提升响应效率，所配置的无人艇船型也从混合船型逐渐转向高性能船型；相应地，覆盖的责任海域单元减少了17.8%;若要在保持救援效能不降低的前提下维持原有责任海域面积不变，每年需额外增加2.1～9.7万元的投资预算。

关键词

海上搜救(SAR) / 无人艇(USV)配置 / 基地群布局 / 效能均衡策略 / 协同优化