[發明專利]基于負載均衡的多UAV路徑設計方法

在審

• 申請號: 201910861570.2
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110634331A
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 劉貴云;林立新;李致富;蔣文俊;彭百豪;張杰釗;唐冬
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: G08G5/00
• 分類號: G08G5/00;G08G5/04;H04W4/40;H04W28/08;H04W40/04;H04W40/32
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 林梅繁

1.基于負載均衡的多UAV路徑設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據分簇效果的輪廓系數，確定k-means++聚類分簇算法的聚類分簇數K；

S2、根據k-means++聚類分簇算法，將多個傳感器結點劃分成獨立的、相互之間無重疊的多個簇群；

S3、在步驟S2中k-means++聚類分簇算法的分簇結果基礎上，優化蟻群智能算法；

S4、基于步驟S2中k-means++聚類分簇算法的分簇結果，挑選出最多結點數目的簇群，從該簇群內選出與另外簇群的簇心最短路徑的傳感器結點，作為可疑結點；動態調整可疑結點的歸屬簇群，以滿足多UAV負載均衡的要求；

S5、建立簇頭負責機制，在步驟S2中k-means++聚類分簇算法的分簇結果所劃分好的簇群內，再次將在通信范圍內的傳感器結點歸并到同一小簇群，并通過蟻群智能算法挑出使通信路徑最短的傳感器結點作為簇頭，簇頭統一負責所述小簇群內的歸屬結點與外界交流；

S6、異構UAV，對UAV的飛行時間進行預先確定，根據不同UAV所攜帶能量的不同，設定UAV的飛行時間。

2.根據權利要求1所述的基于負載均衡的多UAV路徑設計方法，其特征在于，所述分簇效果的輪廓系數S_i為：

設傳感器結點d_i被k-means++聚類分簇算法分到簇群A中，則a_i表示傳感器結點d_i與其所在簇群A的其它傳感器結點的平均距離，D(d_i，C)表示傳感器結點d_i與簇群C的平均距離，則傳感器結點d_i與其它簇群的平均距離的最小值為：

3.根據權利要求1所述的基于負載均衡的多UAV路徑設計方法，其特征在于，所述步驟S3將k-means++聚類分簇算法的分簇結果作為蟻群智能算法的輸入值，在每個簇群的內部調用蟻群智能算法不斷迭代，最終得到每個簇群內的UAV最優飛行路徑。

4.根據權利要求1或3所述的基于負載均衡的多UAV路徑設計方法，其特征在于，所述步驟S3的實現步驟包括：

S31、初始化N個隨機分布的傳感器結點；

S32、對N個傳感器結點進行聚類分簇數K值的確定，尋找輪廓系數最優的K值作為后續k-means++聚類分簇算法的K值；

S33、調用k-means++聚類分簇算法對N個傳感器結點劃分成不同的任務子集；

S34、分別在各簇群內使用蟻群智能算法，依次得到各簇群內最優的遍歷路徑。

5.根據權利要求1所述的基于負載均衡的多UAV路徑設計方法，其特征在于，步驟S6中，計算出每個簇群的評價函數，然后將評價函數乘以根據實際情況所設定的最大時間值，即為在該簇群中UAV的飛行時間。