[发明专利]一种基于离散种子优化算法的通信节点无人机网络部署方法

说明书

本发明涉及一种基于离散种子优化算法的通信节点无人机网络部署方法，与现有技术相比解决了通信节点无人机群体难以实施有效部署的缺陷。本发明包括以下步骤：通信节点无人机集群的设定；待通信节点的位置获取；离线优化集群通信节点无人机的部署；通信节点无人机的网络部署。本发明拥有协同交互紧密、群体智能涌现明显的特点，在保证容错率和冗余度的前提下，提高了待通信节点的覆盖比例，实现多类复杂场景下的通信节点无人机部署。

技术领域

本发明涉及无人机集群控制技术领域，具体来说是一种基于离散种子优化算法的通信节点无人机网络部署方法。

背景技术

随着科技的进步和时代的进步，无人机(UAV)已具有高机动性、体积小、和低成本的优点，使得UAV解决实际问题的例子大幅增加，UAV在诸多领域不断得到了广泛的应用。如在许多民用领域，无人机正被用于实时监控道路交通、遥感、搜索和救援行动、运送货物、安全和监视、精确农业和民用基础设施检查。

近些年，利用通信节点无人机实现高速无线通信有望在未来的通信系统中发挥重要作用，即几架通信节点无人机组成一个通信节点无人机网络。比如自然灾害导致蜂窝电信基础设施可能会功能失常，为灾区与外界的建立无线网络进行信息交换。

同样，通信节点无人机网络可用于缓解密集场景中的流量拥塞，例如，在世界杯等大型体育赛事中许多终端设备试图同时访问网络。除此之外，如果在偏远的农村区域或者荒郊野外需要监测犯罪分子的行踪和跟踪救援人员的行动，也可以通过在目标区域放置通信节点无人机网络来监控。

与在自然灾害情况下可能被严重破坏的固定基础设施相比，基于通信节点无人机的基站易于部署，并且可以在目标区域提供紧急通信。此外，在大多数情况下群体无人机可以辅助建立短程视距(LoS)通信链路，这可能导致源和目的地之间可能的直接通信或长距离短程视距(LoS)链路上的高空平台(HAP)中继的显著性能改善，另一方面，通过动态调整无人机状态以最佳适应通信环境，无人机的机动性为性能增强提供了新的机会。

然而对于通信节点无人机实现一个高速无线通信的通信节点无人机网络来说，仍然存在着一些有待解决的问题：即如何有效的将多个通信节点无人机部署到合适的位置，将无人机有限的资源更大化是构建通信节点无人机网络需要研究解决的一个重要问题。

因此，如何设计出一种针对一群通信节点无人机运动进行有效部署的方法已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中通信节点无人机群体难以实施有效部署的缺陷，提供一种基于离散种子优化算法的通信节点无人机网络部署方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于离散种子优化算法的通信节点无人机网络部署方法，包括以下步骤：

11)通信节点无人机集群的设定：对节点无人机集群进行初始设置；

12)待通信节点的位置获取：根据待通信的二维兴趣区域对待通信节点的位置进行定位扫描获取；

13)离线优化集群通信节点无人机的部署：通过通信节点无人机的离线部署，得到通信节点无人机集群的拓扑图结构；

14)通信节点无人机的网络部署：根据通信节点无人机集群的拓扑图结构，分别释放第一个、第二个通信节点无人机直至所有通信节点无人机释放完成。

所述通信节点无人机集群的设定包括以下步骤：

21)设定通信节点无人机集合U＝{u₁,u₂,...,u_n}，其中n是无人机的数量；

22)设定待通信节点集合G＝{g₁,g₂,...,g_k}，其中k是二维兴趣区域中地面待通信节点的数量；