[發明專利]一種無人機自組織通信網絡時空演化部署方法、裝置、設備及介質

在審

• 申請號: 202310376307.0
• 申請日: 2023-04-10
• 公開（公告）號: CN116567572A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 黃夢;常耀文;譚喜成
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04W4/40
• 分類號: H04W4/40;H04W4/90;H04W4/021;H04W24/06;H04W24/02;H04W84/18
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 龔雅靜

本發明提供一種無人機自組織通信網絡時空演化部署方法、裝置、設備及介質，包括建立多個應急無人機與多個地面通信節點間的通信關系，初始化群體，進行染色體編碼，對每架應急無人機對應的多個地面通信節點求解最小外接圓且將圓心作為該應急無人機的位置，進行個體適應度評價，啟動染色體雜交變異，生成新個體補充種群數量至原水平，若達到最大繁衍代數，輸出最優應急無人機通信覆蓋方案，否則重新進行染色體適應度評價。本發明能夠依據地面通信節點的狀態變化對應急無人機位置進行動態部署和動態優化，有效支持災區應急，保障受災地區正常的網絡通信。

技術領域

本發明屬于地理信息科學領域，涉一種無人機自組織通信網絡時空演化部署方法、裝置、設備及介質。

背景技術

地震、火災、洪水等嚴重自然災害發生過后，包括電力、通信等一系列基礎設施遭受到破壞，依賴通信基礎設施的通信系統可能會陷入癱瘓，對受災區域群眾的生命安全造成嚴重的威脅，也對災害救援的實施帶來巨大的阻礙。

自組織無線通信網絡技術的發展為應對這種極端災害提供了應急通信的能力。借助自組織無線通信網絡技術，可以在災區快速搭建起用于應急響應的臨時通信網絡,為自然災害應急提供了有力的通信保障。

應急救援情境下的自組織無線通信網絡搭建要對無人機位置部署進行實時優化，是災區應急的重難點。自然災害的種類、危害程度復雜多變導致實際應急情景往往也相當復雜，對受災地區進行的無人機應急自組織無線通信網絡覆蓋方法也應適配于多樣化的救援情境，應急自組織無線通信網絡覆蓋算法要具有較高的魯棒性，并能動態優化無人機應急自組織無線通信網絡通信覆蓋方案，才能勝任災害應急任務，最大限度保障人民群眾生命財產安全。

但是，現有的應急自組織無線通信網絡中，存在以下問題：

(1)無人機覆蓋地面通信節點少，造成部分地面通信節點仍舊無法通過無人機中繼進行通信；

(2)無人機覆蓋重疊度高，造成無人機通信資源的浪費。

針對目前自然災害發生時的應急救援情境中自組織無線通信網絡無人機通信節點部署的不完整、普適性較低的技術問題，需要提供一種面向災害應急響應的通信無人機時空部署方法解決上述技術缺陷。

發明內容

根據現有技術的不足，本發明的目的是提供一種無人機自組織通信網絡時空演化部署方法、裝置、設備及介質，能夠依據地面通信節點的狀態變化對應急無人機位置進行動態部署和動態優化，有效支持災區應急，保障受災地區正常的網絡通信。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種無人機自組織通信網絡時空演化部署方法，包括以下步驟：

步驟S1、建立多個應急無人機與多個地面通信節點間的通信關系；

步驟S2、初始化群體，根據多個應急無人機與多個地面通信節點間的通信關系進行染色體編碼；

步驟S3、對每架應急無人機對應的多個地面通信節點求解最小外接圓且將圓心作為該應急無人機的位置；

步驟S4、建立染色體評價模型，根據所有應急無人機的位置確定通信覆蓋任務均衡度、應急緊迫度和抗衰減能力并進行個體適應度評價，啟動染色體選擇，保存最優個體，淘汰不滿足適應度的個體；

步驟S5、啟動染色體雜交、變異，隨機生成新個體補充種群數量至原水平；

步驟S6、若達到最大繁衍代數，則輸出最優應急無人機通信覆蓋方案，否則重新進行染色體適應度評價；

步驟S7、若地面通信節點狀態發生變化，改變多個應急無人機與多個地面通信節點間的通信關系，跳轉步驟S3-S6，輸出最優應急無人機通信覆蓋方案。