[發明專利]一種無人機網絡連通修復方法

有效

• 申請號: 202011353961.2
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112564766B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 解志斌;盧曉艷;徐檜;翁智輝;劉民東
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種無人機連通修復方法，其特征在于，包括無人機組A和無人機組B，所述無人機組中包含m個任務無人機和n個備用無人機，其中各個無人機組中都包括任務無人機和備用無人機，且n＜m；所述無人機連通修復方法包括以下步驟：

步驟一：根據已有的位置信息確定無人機組A和B的位置，已知A和B的位置坐標分別為A(x_A,y_A,z_A)和B(x_B,y_B,z_B)，A、B無人機組的覆蓋半徑為R_A和R_B，并且A和B無人機組集合中心與A和B覆蓋區域的交點分別為(x_q1,y_q1,z_q1)和(x_q2,y_q2,z_q2)；所有無人機位置都已知；

步驟二：通過已有的位置信息計算需要部署的備用無人機數量和無人機通信距離，計算方法為：

其中，d_c為部署的無人機間通信距離，先將其設為一個未知量，0＜d_c≤R，R為最大的無人機通信半徑；令為A和B之間的距離；

步驟三：計算備用無人機應該部署的位置，P₁,P₂,…P_N表示備用無人機應該部署的坐標點，計算方法為：

P₁＝(x_q1+d_ABsinα,y_q1+d_ABcosαsinβ,z_q1+d_ABcosαcosβ) (2)

P₂＝(x_q1+2d_ABsinα,y_q1+2d_ABcosαsinβ,z_q1+2d_ABcosαcosβ) (3)

…

P_N＝(x_q1+Nd_ABsinα,y_q1+Nd_ABcosαsinβ,z_q1+Nd_ABcosαcosβ) (4)

其中

步驟四：選擇需要部署的備用無人機；

步驟五：依次移動被選中的備用無人機，依次移動到確定的部署坐標，移動的距離分別為d_mP1,d_mP2,…,d_mPN；

步驟六：計算無人機連通修復的總能耗，無人機連通修復的總能耗分為無人機移動損耗的能量和無人機通信損耗的能量，將無人機的能量分為飛行功率P_f、懸停功率P_h和通信功率P_c；

首先，無人機移動損耗的能量E_move計算方法為：

其中，T為單位時間，表示需要移動的備用無人機的移動距離的總和；

其次，由香農公式可知任意兩個相鄰節點間鏈路的信道容量表示為C_i,i+1＝Wlog(1+SNR_i,i+1),其中的W為無人機鏈路帶寬，β₀為距離為1m時的信號功率，σ²為高斯白噪聲功率，由此得出無人機通信功率與通信距離的關系為：

則無人機通信損耗的能量E_com表示為：E_com＝P_cT；

最后，無人機聯通修復的總能耗E_total包括無人機移動損耗的能量、無人機懸停于空中的能量以及無人機通信損耗的能量，表示為：

E_total＝E_move+E_h+E_com (7)

其中的E_h為懸停時損耗的能量，表示為：

E_h＝P_hT (8)

通過結合(5)-(8)計算出單位時間內的總能耗為：

步驟七：結合步驟二、步驟三和步驟四，在式(9)中代入(1)，通過讓E_total對d_c求導得到聯合共同推斷出所求得的d_c為最小值；

步驟八：將步驟七計算所得d_c代入步驟二，計算所需要的部署的備用無人機的數量N，依次往下進行，得到最小的總能耗值。