[发明专利]地面车载基站路径动态规划方法与系统

权利要求书

1.一种地面车载基站路径动态规划方法，其特征在于，包括：

构建地面车载基站与无人机群之间的空地协同系统模型，并基于所述空地协同系统模型确定目标优化函数；所述空地协同系统模型是根据空地协同系统构建的；所述空地协同系统为所述无人机群在执行任务过程中，所述地面车载基站实时为空中所述无人机群提供通信支持服务和能源供给服务的系统；所述目标优化函数为设计所述地面车载基站的移动轨迹，在尽可能满足所有无人机最低通信需求和能量需求的情况下，最大化所述无人机的瞬时通信传输速率和瞬时能量接收功率的优化函数；其中，所述无人机群在执行任务过程中，所述地面车载基站和所述无人机均处于移动状态；

对所述目标优化函数进行离散化处理，并根据离散化处理后的目标优化函数构建马尔可夫决策过程；

利用强度学习算法求解所述马尔可夫决策过程，确定地面车载基站的移动路径。

2.根据权利要求1所述的一种地面车载基站路径动态规划方法，其特征在于，所述目标优化函数包括目标函数以及所述目标函数对应的约束条件；所述目标优化函数为：

其中，公式(a)为目标函数；所述目标函数为设计所述地面车载基站的移动轨迹，在尽可能满足所有无人机最低通信需求和能量需求的情况下，最大化所述无人机的瞬时通信传输速率和瞬时能量接收功率的函数；R_t为在t时刻时，k个无人机的通信传输速率之和，r_t(i)为在t时刻时，第i个无人机的瞬时通信传输速率；E_t为在t时刻时，k个无人机的能量接收功率之和，P_t(i)为在t时刻时，第i个无人机的瞬时能量接收功率；T₀为任务总时长；ω₁和ω₂均为权重值；

公式(b)为最低瞬时通信传输速率约束条件，r_min为最低瞬时通信传输速率；

公式(c)为最低瞬时能量接收功率约束条件，P_min为最低瞬时能量接收功率；

公式(d)为对地面车载基站的移动范围限制的约束条件；(X_t,Y_t)为在t时刻地面车载基站的位置坐标，S_area为指定区域内，除了障碍物所占区域以外的区域，S_block为指定区域内障碍物坐标集合。

3.根据权利要求2所述的一种地面车载基站路径动态规划方法，其特征在于，所述离散化处理后的目标优化函数为：

其中，T₀＝N×δ_t；t＝nδ_t。

4.根据权利要求3所述的一种地面车载基站路径动态规划方法，其特征在于，所述马尔可夫决策过程包括：状态空间、动作空间和奖励规则；

所述状态空间包括地面车载基站在第n个时隙的位置以及无人机群在第n个时隙的位置；

所述动作空间包括在第n个时隙地面车载基站执行的动作；所述动作包括向东移动、向南移动、向西移动、向北移动以及原地不动；

所述奖励规则包括：一是地面车载基站对无人机群的通信速率之和以及能量供给之和，二是地面车载基站在第n个时隙移动到某一位置时，部分无人机无法满足最低瞬时通信传输速率和瞬时能量接收功率时的惩罚值，三是地面车载基站移动出指定区域或者障碍物时，直接将奖励值计为0。