[發明專利]一種基于4G網絡的無人機最優通信路線規劃方法

有效

• 申請號: 201910146313.0
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109670656B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 余翔;李卓文;段思睿;周遂之
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F30/20;H04W4/021;H04W4/024;H04W4/40
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于4G網絡的無人機最優通信路線規劃方法，屬于移動通信技術領域，該方法包括：S1：空間建模，柵格劃分：S2：基于所述柵格法建立三維空間的數據庫，并記錄柵格節點內任意位置的4G信號的RSRP；S3：飛行路線預規劃：將起點與終點的連接起來，連接線作為預規劃路線；S4：飛行路線再規劃：利用三維直線光柵化算法和路線由尋路算法，并利用二級數據求出新的再規劃路線；S5：通過改進型尋路算法求出最優路線。本發明通過柵格法建模降低了尋路計算復雜度，同時通過尋路算法得出最優解，保證無人機避免進入信號盲區的可能。

技術領域

本發明屬于移動通信技術領域，涉及一種基于尋路算法的無人機路線規劃方法。

背景技術

近年來，無人機相關技術得到了大力的發展，除了民用娛樂，還可用于影視攝影、環境監視、火場探測、目標跟蹤等方面，同時還具有自動尋路功能，能根據現場環境或實時需求規劃最優路線。

目前民用無人機多采用射頻遙控器控制，控制距離短且信號容易受到障礙物阻擋，在如今的通信條件下，4G網絡已經能夠遍布各大城市的主要地區，能夠滿足絕大多數用戶的需求，為解決民用無人機遠程通信技術所遇到的通信距離限制問題提供了優良的解決條件，因此，通過4G網絡來實現無人機的遠程控制成為了未來無人機遠程控制發展的重要方向。然而，4G網絡雖然具有分布廣、速率高的優點，但是4G信號接收功率大小會因為位置的不同而存在明顯的差異，甚至還可能存在信號盲區。因此，在對無人機進行路線規劃時必須考慮這一關鍵因素。

目前常用的無人機路徑規劃方法，主要包括環境建模和尋路算法。環境建模較多使用柵格法進行建模，即將整體空間劃分為不同的柵格，從而將無人機不規則的路線轉化成在不同柵格之間的移動。分析現有無人機路徑規劃技術的缺陷，具體如下：

(1)公開號為CN?107092268?A的專利公開了一種基于GPRS-4G通信的無人機遠程定點巡航控制系統，采用PC機與遙控器相結合的方式，利用4G網絡控制無人機，PC機上定點巡航控制軟件可設置無人機飛行路線，通過4G終端上傳給無人機，并在定點巡航控制軟件里加入了GPS定位系統，可呈現立體地圖，實現對飛行路線的精確規劃。然而此系統不具有最優尋路功能，并且未能將空域中的4G網絡分布不均的因素考慮進來，因此作為無人機遠程控制的后臺服務，該發明仍有需要改進的地方。

(2)公開號為CN?107229998?A的專利公開了一種無人機自主尋路策略方法，包括利用極坐標系對環境進行建模、劃分扇形柵格、利用最小蟻群算法與遺傳算法實現最優尋路，該發明結合了兩種尋優算法，精度較高，然而盡管在搜索效率方面進行了優化，卻依然存在收斂速度慢、易陷入局部最優以及計算復雜度較高的缺陷，并且參數若設置不當，則可能存在所得解質量較差的現象。

(3)公開號為CN?107453798?A的專利公開了一種通過4G網絡與無人機進行遠距離信息交互的裝置及方法，通過無人機搭載的4G通信模塊與傳感器來進行數據收發，地面控制人員使用智能移動終端與機載4G模塊進行遠距離信息交互，用以向無人機相關指令從而控制無人機的飛行以及實時收集圖傳信息和飛行信息。該專利提出的方案能夠實現以4G網絡為主要通信環境從而使地面人員足不出戶即可對無人機實現遠程控制，并獲取無人機所在位置周邊的圖像信息，然而不足之處也很明顯，無人機一旦進入4G信號覆蓋較差的區域，隨時都有可能與地面控制端失去聯系，因此要實現遠程控制，該專利所述方法還需進一步改進。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于4G網絡的無人機最優通信路線規劃方法，保證無人機在飛行時避免因進入信號質量較差的區域而發生通信中斷甚至墜機，通過柵格法建模降低了尋路計算復雜度，同時通過尋路算法得出最優解。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于4G網絡的無人機最優通信路線規劃方法，具體包括以下步驟：