[发明专利]无人机协同中继网络的构建方法、存储介质和电子设备

说明书

本发明提供了一种无人机协同中继网络的构建方法、存储介质和电子设备，涉及无人机技术领域。本申请使用多无人机作为中继节点，基于多条最短路径理论和整数线性规划方法，提出了一种无人机协同中继网络的快速构建方法，其中通过删除前L‑1个元素，使得在之后的求解中可以缩小枚举范围，从而缩短程序求解时间。且能够保证布置方案中所有无人机到达中继节点的布置时间不超过h；使输出的中继网络构建方案不仅能够保证网络构建时间最短，还使所有无人机飞行时间之和最短，符合实际情况，满足战场决策需求。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机协同中继网络的构建方法、存储介质和电子设备。

背景技术

信息化战争下，无线通信扮演着至关重要的角色，在复杂的战场环境下，实现与保持作战节点间无线通信交互尤为重要。但是在激烈的战场对抗情形下，作战节点间的通信基础设施容易遭受破坏乃至损毁，导致节点间的通信中断，此时为了保障通信连通与安全，需要在节点之间临时搭建通信基础。针对该问题，一种有效的解决方案是在恰当的位置布置新的通信中继节点，即中继节点布置，来保证无线通信传输的有效性。无人机由于具有高机动性、快速部署和抗干扰能力强等特点，非常适用于执行构建通信中继网络的任务。

随着对中继技术的深入研究，国内外学者已经开始开展对无人机通信中继网络的构建与优化的研究工作。吴高峰等人以多个无人机作为中继节点建立了一个新的中继节点布置模型，并针对问题模型提出了PTRPA算法，此算法先通过广度优先搜索的方法求取最少中继无人机数量并缩小求解空间，再通过贪婪策略优化构建中继链路花费的时间。

但上述算法性能上并不是最优的，不能够保证网络构建时间最短。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种无人机协同中继网络的构建方法、存储介质和电子设备，解决了现有算法不能够保障网络构建时间最短的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，提供了一种无人机协同中继网络的构建方法，该方法包括：

S1、基于无人机最大通信距离对目标区域进行离散化处理，并剔除不可行区域内的离散点后得到可行布置点集合；

S2、基于可行布置点集合的通信链接关系构建无向图；并基于所述无向图得到从源节点到目标节点的最短路径集合；每个所述最短路径中包括若干个备选布置点；

S3、计算所有可用无人机从初始位置到任意最短路径中的任一备选布置点的飞行时间，并按照升序排列得到飞行时间集合；

S4、删除飞行时间集合中的前L-1个元素得到待搜索集合；且L表示任意最短路径中备选布置点的数量；

S5、根据当前待搜索集合中的首个元素，构建中继网络构建方案生成模型，并利用求解器求解所述中继网络构建方案生成模型；

S6、若求解后存在可行解，则保存当前最短路径对应的无人机选择方案和无人机最大飞行时间，再执行S7；若求解后不存在可行解，则删除当前待搜索集合中的首个元素，再返回S5；

S7、选择其他的最短路径，并返回S3，直至遍历完所有最短路径，则将所有最短路径中最小的无人机最大飞行时间对应的无人机选择方案作为中继网络构建方案。

进一步的，所述不可行区域包括：地形障碍覆盖区域和敌方防空威胁覆盖区域；

所述可行布置点集合中相邻的两个可行布置点之间的欧式距离不大于无人机的最大通信距离。

进一步的，所述可行布置点集合的通信链接关系为：

其中，

表示可行布置点集合X中可行布置点数目；