[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)無人機(jī)數(shù)目最小化的無人機(jī)路徑規(guī)劃方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110684212.6
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113325875B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙林靖;霍小露;張崗山;馬建鵬;李釗;劉勤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

本發(fā)明提出了一種實現(xiàn)無人機(jī)數(shù)目最小化的無人機(jī)路徑規(guī)劃方法，主要解決現(xiàn)有無人機(jī)路徑規(guī)劃方案中無人機(jī)數(shù)目最小化的問題，實現(xiàn)步驟為：1)初始化參數(shù)；2)構(gòu)建待訪問傳感器集合并初始化局部最優(yōu)路徑集合；3)計算無人機(jī)的飛行能耗、懸停能耗和通信能耗；4)采用改進(jìn)蟻群算法為給定數(shù)目的無人機(jī)規(guī)劃飛行路徑，確定局部最優(yōu)路徑集合；5)根據(jù)局部最優(yōu)路徑集合的特點，獲取無人機(jī)路徑規(guī)劃結(jié)果。本發(fā)明保證在訪問所有傳感器的基礎(chǔ)上，使用最少數(shù)量的無人機(jī)完成任務(wù)，減少了系統(tǒng)成本，同時降低了無人機(jī)的總能耗。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無人機(jī)路徑規(guī)劃方法，具體涉及一種實現(xiàn)無人機(jī)數(shù)目最小化的無人機(jī)路徑規(guī)劃方法，可用于無人機(jī)成本受限條件下的數(shù)據(jù)采集。

背景技術(shù)

近年來，無人機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，在軍事和民用領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。輕巧的機(jī)身、靈活的運動方式使得無人機(jī)可以在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸。在實際應(yīng)用中，無論是燃油型無人機(jī)還是充電型無人機(jī)，能量都是有限的，并且購買一架無人機(jī)的經(jīng)濟(jì)成本不可忽視，一架民用型無人機(jī)的售價可達(dá)數(shù)十萬元，使用多架無人機(jī)訪問傳感器節(jié)點時，使用的無人機(jī)數(shù)目越多，訪問傳感器節(jié)點的總成本也就越大。因此在無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，需要在滿足無人機(jī)能耗約束的條件下確定使用的無人機(jī)的最少數(shù)目，降低無人機(jī)的成本。

網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點的數(shù)量是一定的，為了減少使用的無人機(jī)的數(shù)目，需要使每個無人機(jī)盡可能多的訪問傳感器節(jié)點。Abdelhamid S.在2018年于IEEE InternationalConference on Communications Workshops中發(fā)表了UAV path planning for emergencymanagement in IoT[C]，公開了一種基于最近鄰策略的無人機(jī)路徑規(guī)劃方法，該方法基于最近鄰策略，根據(jù)傳感器節(jié)點之間的距離為無人機(jī)選擇下一個要訪問的傳感器節(jié)點，直到網(wǎng)絡(luò)中所有的傳感器節(jié)點都被訪問到，可以有效地為無人機(jī)規(guī)劃路徑，并確定需要使用的無人機(jī)的數(shù)目。該方案中，每次都選擇距離當(dāng)前傳感器節(jié)點最近的節(jié)點作為無人機(jī)要訪問的下一個節(jié)點，沒有考慮到傳感器節(jié)點與無人機(jī)起始位置之間的距離，并且是按照無人機(jī)自身最優(yōu)的傳感器節(jié)點訪問方式規(guī)劃路徑，無法避免對其他無人機(jī)的影響，因此使用的無人機(jī)數(shù)目不一定是最少的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種實現(xiàn)無人機(jī)數(shù)目最小化的無人機(jī)路徑規(guī)劃方法，在滿足單個無人機(jī)能耗約束的條件下，全局考慮傳感器節(jié)點之間的距離，避免無人機(jī)之間的影響，減少使用的無人機(jī)數(shù)目和總能量消耗。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案包括如下步驟：

(1)初始化參數(shù)：