基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)制造方法及圖紙

本申請(qǐng)涉及一種基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)，通過在待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中找到一組使得聯(lián)通面積最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置，并將該組位置作為多無人機(jī)投放任務(wù)的目標(biāo)位置，以各無人機(jī)的總飛行路徑最短為目標(biāo)，將各架無人機(jī)的初始位置作為聚類中心對(duì)多無人機(jī)投放任務(wù)進(jìn)行聚類，得到對(duì)應(yīng)每一架無人機(jī)的投放任務(wù)集合，再針對(duì)每一個(gè)投放任務(wù)集合，采用優(yōu)化后的海洋捕食者算法對(duì)各架無人機(jī)完成對(duì)應(yīng)投放任務(wù)集合中所有投放任務(wù)的路徑進(jìn)行規(guī)劃，得到各架無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃。采用本方法可有效并快速的恢復(fù)待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中大部分區(qū)域的通信。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本申請(qǐng)涉及無人接任務(wù)規(guī)劃，特別是涉及一種基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)。

技術(shù)介紹

1、當(dāng)?shù)卣鸹蚧馂?zāi)發(fā)生時(shí)，可能會(huì)造成小區(qū)域網(wǎng)絡(luò)無法聯(lián)通的問題。在這種情況下，可以通過無人機(jī)部署一定數(shù)量的無線網(wǎng)絡(luò)連接器，以最大程度地連接這些小區(qū)域，如圖1所示。無線網(wǎng)絡(luò)連接器相當(dāng)于一個(gè)移動(dòng)基站，可用于衛(wèi)星通信和地面通信，可以快速部署和移動(dòng)。無人機(jī)由于機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、適應(yīng)各種環(huán)境，可以作為空中平臺(tái)，搭載多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，在城市救援和災(zāi)后建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

2、然而，目前并沒有采用無人機(jī)實(shí)施通信任務(wù)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和成熟的部署方案，其在動(dòng)態(tài)環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化、設(shè)備資源調(diào)度以及多無人機(jī)路線規(guī)劃仍存在諸多技術(shù)難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種能夠快速解決小區(qū)域網(wǎng)絡(luò)無法聯(lián)通問題的基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)。

2、一種基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，所述方法包括：

3、獲取待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域的面積、聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)數(shù)量以及多架無人機(jī)的初始位置；

4、在所述待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中找到一組使得聯(lián)通面積最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置，并將該組位置作為多無人機(jī)投放任務(wù)的目標(biāo)位置；

5、以各無人機(jī)的總飛行路徑最短為目標(biāo)，將各架無人機(jī)的初始位置作為聚類中心對(duì)所述多無人機(jī)投放任務(wù)進(jìn)行聚類，得到對(duì)應(yīng)每一架無人機(jī)的投放任務(wù)集合；

6、針對(duì)每一個(gè)所述投放任務(wù)集合，采用優(yōu)化后的海洋捕食者算法對(duì)各架無人機(jī)完成對(duì)應(yīng)投放任務(wù)集合中所有投放任務(wù)的路徑進(jìn)行規(guī)劃，得到各架無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃。

7、在其中一實(shí)施例中，所述在所述待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中找到一組使得聯(lián)通面積最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置包括：

8、將所述待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域劃分為多個(gè)面積不同的圓形子區(qū)域，各所述子區(qū)域在二維平面上表示為圓心中點(diǎn)坐標(biāo)以及半徑；

9、根據(jù)各所述聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)以及感知半徑得到各所述聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)的聯(lián)通面積；

10、根據(jù)所述子區(qū)域中心到聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)中心的距離以及該聯(lián)通器感知半徑定義子區(qū)域是否被聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)覆蓋；

11、將所有的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)在待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中的區(qū)域聯(lián)通率定義為聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)集的覆蓋的未聯(lián)通子面積與總的待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域的面積之比；

12、找到一組使得所述區(qū)域聯(lián)通率最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。

13、在其中一實(shí)施例中，采用0-1感知模型得到一組使得所述區(qū)域聯(lián)通率最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。

14、在其中一實(shí)施例中，在對(duì)投放任務(wù)進(jìn)行聚類時(shí)，采用k-means聚類算法。

15、在其中一實(shí)施例中，在針對(duì)各架無人機(jī)采用優(yōu)化后的海洋捕食者算法進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，目標(biāo)函數(shù)表示為：

16、

17、在上式中，對(duì)應(yīng)某一架無人機(jī)的投放任務(wù)集合表示為v＝{v1,v2,v3,...,va}，聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)的投放順序表示為t＝{t1,t2,t3,...,ta}，其中，ti＝v(i＝1,...,a)，且ti+1＝t1。

18、在其中一實(shí)施例中，所述優(yōu)化后的海洋捕食者算法在海洋捕食者算法的基礎(chǔ)上結(jié)合ε-貪婪策略，在各不同的迭代階段，還根據(jù)預(yù)設(shè)的ε值與隨機(jī)數(shù)確定所采用的策略。

19、在其中一實(shí)施例中，所述優(yōu)化后的海洋捕食者算法包括：

20、在迭代初期階段，若隨機(jī)數(shù)小于預(yù)設(shè)的ε值，則采用第一策略在大范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，若隨機(jī)數(shù)大于等于預(yù)設(shè)的ε值，則隨機(jī)采用第二策略或第三策略進(jìn)行搜索；

21、在迭代中期階段，若隨機(jī)數(shù)小于預(yù)設(shè)的ε值，則隨機(jī)采用第二策略在小范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，若隨機(jī)數(shù)大于等于預(yù)設(shè)的ε值，則隨機(jī)采用第一策略或第三策略進(jìn)行搜索；

22、在迭代終期階段，若隨機(jī)數(shù)小于預(yù)設(shè)的ε值，則隨機(jī)采用第三策略在局部范圍內(nèi)進(jìn)行搜索，若隨機(jī)數(shù)大于等于預(yù)設(shè)的ε值，則隨機(jī)采用第一策略或第二策略進(jìn)行搜索。

23、本申請(qǐng)還提供了一種基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃裝置，所述裝置包括：

24、通信任務(wù)信息獲取模塊，用于獲取待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域的面積、聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)數(shù)量以及多架無人機(jī)的初始位置；

25、投放任務(wù)位置得到模塊，用于在所述待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中找到一組使得聯(lián)通面積最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置，并將該組位置作為多無人機(jī)投放任務(wù)的目標(biāo)位置；

26、無人機(jī)任務(wù)分配模塊，用于以各無人機(jī)的總飛行路徑最短為目標(biāo)，將各架無人機(jī)的初始位置作為聚類中心對(duì)所述多無人機(jī)投放任務(wù)進(jìn)行聚類，得到對(duì)應(yīng)每一架無人機(jī)的投放任務(wù)集合；

27、無人機(jī)任務(wù)路線規(guī)劃模塊，用于針對(duì)每一個(gè)所述投放任務(wù)集合，采用優(yōu)化后的海洋捕食者算法對(duì)各架無人機(jī)完成對(duì)應(yīng)投放任務(wù)集合中所有投放任務(wù)的路徑進(jìn)行規(guī)劃，得到各架無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃。

28、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)以下步驟：

29、獲取待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域的面積、聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)數(shù)量以及多架無人機(jī)的初始位置；

30、在所述待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中找到一組使得聯(lián)通面積最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置，并將該組位置作為多無人機(jī)投放任務(wù)的目標(biāo)位置；

31、以各無人機(jī)的總飛行路徑最短為目標(biāo)，將各架無人機(jī)的初始位置作為聚類中心對(duì)所述多無人機(jī)投放任務(wù)進(jìn)行聚類，得到對(duì)應(yīng)每一架無人機(jī)的投放任務(wù)集合；

32、針對(duì)每一個(gè)所述投放任務(wù)集合，采用優(yōu)化后的海洋捕食者算法對(duì)各架無人機(jī)完成對(duì)應(yīng)投放任務(wù)集合中所有投放任務(wù)的路徑進(jìn)行規(guī)劃，得到各架無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃。

33、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)以下步驟：

34、獲取待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域的面積、聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)數(shù)量以及多架無人機(jī)的初始位置；

35、在所述待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中找到一組使得聯(lián)通面積最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置，并將該組位置作為多無人機(jī)投放任務(wù)的目標(biāo)位置；

36、以各無人機(jī)的總飛行路徑最短為目標(biāo)，將各架無人機(jī)的初始位置作為聚類中心對(duì)所述多無人機(jī)投放任務(wù)進(jìn)行聚類，得到對(duì)應(yīng)每一架無人機(jī)的投放任務(wù)集合；

37、針對(duì)每一個(gè)所述投放任務(wù)集合，采用優(yōu)化后的海洋捕食者算法對(duì)各架無人機(jī)完成對(duì)應(yīng)投放任務(wù)集合中所有投放任務(wù)的路徑進(jìn)行規(guī)劃，得到各架無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃。

38、上述基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)，通過在待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中找到一組使得聯(lián)通面積最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置，并將該組位置作為多無人機(jī)投放任務(wù)的目標(biāo)位置，以各無人機(jī)的總飛行路徑最短為目標(biāo)，將各架無人機(jī)的初始位置作為聚類中心對(duì)多無人機(jī)投放任務(wù)進(jìn)行聚類，得到對(duì)應(yīng)每一架無人機(jī)的投放任務(wù)集合，再針對(duì)每一個(gè)投放任務(wù)集合，采用優(yōu)化后的海洋捕食者算法對(duì)各架無人機(jī)完成對(duì)應(yīng)投放任務(wù)集合中所有投放任務(wù)的路徑進(jìn)行規(guī)劃，得到各架無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃。采用本方法可有效并快速的恢復(fù)待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中大部分區(qū)域的通信。

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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，所述在所述待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中找到一組使得聯(lián)通面積最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，采用0-1感知模型得到一組使得所述區(qū)域聯(lián)通率最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，在對(duì)投放任務(wù)進(jìn)行聚類時(shí)，采用k-means聚類算法。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，在針對(duì)各架無人機(jī)采用優(yōu)化后的海洋捕食者算法進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，目標(biāo)函數(shù)表示為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，所述優(yōu)化后的海洋捕食者算法在海洋捕食者算法的基礎(chǔ)上結(jié)合ε-貪婪策略，在各不同的迭代階段，還根據(jù)預(yù)設(shè)的ε值與隨機(jī)數(shù)確定所采用的策略。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，所述優(yōu)化后的海洋捕食者算法包括：

8.一種基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃裝置，其特征在于，所述裝置包括：

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述方法的步驟。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

...

【技術(shù)特征摘要】

1.一種基于多無人機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，所述在所述待恢復(fù)聯(lián)通區(qū)域中找到一組使得聯(lián)通面積最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)設(shè)置位置包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，采用0-1感知模型得到一組使得所述區(qū)域聯(lián)通率最大的聯(lián)通器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，在對(duì)投放任務(wù)進(jìn)行聚類時(shí)，采用k-means聚類算法。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)規(guī)劃方法，其特征在于，在針對(duì)各架無人機(jī)采用優(yōu)化后的海洋捕食者算法進(jìn)行路徑規(guī)劃時(shí)，目標(biāo)函數(shù)表示為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李浩，鄢博，姚詩琪，劉二虎，陳曉文，呂澤志，張勇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖南先進(jìn)技術(shù)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：