[发明专利]地面车载基站路径动态规划方法与系统

说明书

本发明公开了一种地面车载基站路径动态规划方法与系统，涉及无人机通信技术领域，该方法包括：基于空地协同系统模型确定目标优化函数；空地协同系统为无人机群在执行任务过程中，地面车载基站实时为空中无人机群提供通信支持服务和能源供给服务的系统；目标优化函数为设计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；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马尔可夫决策过程，确定地面车载基站的移动路径。本发明能够无人机协同执行任务时面临的通信速率低以及能源短缺问题。

技术领域

本发明涉及无人机通信技术领域，特别是涉及一种地面车载基站路径动态规划方法与系统。

背景技术

无人机作为当代商业、工业以及军事活动的载体，因其结构简单、续航时间长、造价低、隐蔽性强和安全性高等优势，广泛地被应用在信息化战争中，执行监视、侦察和充当诱饵等任务，以提高部队的指挥控制能力及多兵种协作作战的能力。然而，由于环境的复杂性以及任务的多样性，无人机很难独立执行任务，因此为了满足复杂场景下的困难任务需求，如今往往采用多种不同规格以及不同种类的无人机协同完成任务。无人机协同侦察，协同通信以及各种无人机协同执行任务已经得到广泛研究及应用。

无人机群在协同执行任务时，为保证其协同性，各架无人机需要实时保持通信畅通，并且在某些场景任务中，无人机群需要与地面用户设备通信。然而，现有关于无人机系统的研究中，大多数考虑无人机群接收来自卫星天线的信号或者不考虑无人机群的通信需求，这在实际应用中可能因为链路非视距，电磁干扰等原因导致通信能力不足。针对此技术问题，提供了采用中继无人机的方式，为无人机群提供通信服务，这在实际应用中同样对中继无人机的通信能力是不小的考验。

在针对多无人机协同执行任务的研究中，能耗问题作为另一个重点问题受到广泛关注。出于便捷性和灵活性的考虑，往往不会让无人机携带过大的储能设备，在执行复杂任务时，无人机需要同时实现通信、侦察等功能，这就对续航提出了更高的要求。

发明内容

针对无人机协同执行任务时面临的通信速率低以及能源短缺问题，本发明的目的是提供一种地面车载基站路径动态规划方法与系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

第一方面，本发明提供了一种地面车载基站路径动态规划方法，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。

第二方面，本发明提供了一种地面车载基站路径动态规划系统，包括：

目标优化函数确定模块，用于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；