[发明专利]一种通信节点无人机多种群网络部署方法

说明书

本发明涉及一种通信节点无人机多种群网络部署方法，与现有技术相比解决了集群通信无人机面对复杂环境难以得到有益效果且完成任务速度慢的缺陷。本发明包括以下步骤：通信节点无人机多种群的设定；待通信节点的位置获取；多种群协同进化算法离线优化集群通信节点无人机的部署；多种群协同进化算法下的通信节点无人机的网络部署。本发明基于并行的基础上发挥多种群的优势，提高了解决通信节点无人机网络的部署问题的效率和成功率，增强了通信节点无人机集群适应复杂环境的能力和完成任务的速度，更适合在现实环境中执行任务。

技术领域

本发明涉及无人机集群控制技术领域，具体来说是一种通信节点无人机多种群网络部署方法。

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。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。

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。

专利号为202210740998.3、专利名称为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，其虽利用离散种子优化算法使得通信节点无人机可以有效部署，实现了多个通信节点无人机部署到合适的位置。但是，根据没有免费午餐定理，不存在某一个算法在所有场景中得到最优解，然而现实场景中情况多变且复杂，即如何解决所有场景下的待通信节点的通信需求问题亟待解决，且经过实验验证发现，单种群离散种子优化算法在解决通信节点无人机网络部署问题的算法性能确实不是很理想。

因此，如何设计出一种尽可能地解决所有复杂多变的通信节点无人机覆盖部署场景问题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集群通信无人机面对复杂环境难以得到有益效果且完成任务速度慢的缺陷，提供一种基于多种群协同进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：

一种通信节点无人机多种群网络部署方法，包括以下步骤：

11)通信节点无人机多种群的设定：对通信节点无人机多种群进行设定，并分别对单种群通信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)多种群协同进化算法离线优化集群通信节点无人机的部署：通过多种群协同进化算法离线优化通信节点无人机的部署，在所有单种群中找出评分最高的集群通信节点无人机部署方案，为最终部署方案，即得到通信节点无人机集群的拓扑图结构；

14)多种群协同进化算法下的通信节点无人机的网络部署：根据最终部署方案的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。

所述对通信节点无人机多种群进行设定包括以下步骤：

21)设定通信节点无人机多种群协同进化算法的种群数量population_num；

22)设定离线优化过程中每个种群中通信节点无人机部署方案的数量P；