[发明专利]一种无人机自组织通信网络时空演化部署方法、装置、设备及介质

说明书

本发明提供一种无人机自组织通信网络时空演化部署方法、装置、设备及介质，包括建立多个应急无人机与多个地面通信节点间的通信关系，初始化群体，进行染色体编码，对每架应急无人机对应的多个地面通信节点求解最小外接圆且将圆心作为该应急无人机的位置，进行个体适应度评价，启动染色体杂交变异，生成新个体补充种群数量至原水平，若达到最大繁衍代数，输出最优应急无人机通信覆盖方案，否则重新进行染色体适应度评价。本发明能够依据地面通信节点的状态变化对应急无人机位置进行动态部署和动态优化，有效支持灾区应急，保障受灾地区正常的网络通信。

技术领域

本发明属于地理信息科学领域，涉一种无人机自组织通信网络时空演化部署方法、装置、设备及介质。

背景技术

地震、火灾、洪水等严重自然灾害发生过后，包括电力、通信等一系列基础设施遭受到破坏，依赖通信基础设施的通信系统可能会陷入瘫痪，对受灾区域群众的生命安全造成严重的威胁，也对灾害救援的实施带来巨大的阻碍。

自组织无线通信网络技术的发展为应对这种极端灾害提供了应急通信的能力。借助自组织无线通信网络技术，可以在灾区快速搭建起用于应急响应的临时通信网络,为自然灾害应急提供了有力的通信保障。

应急救援情境下的自组织无线通信网络搭建要对无人机位置部署进行实时优化，是灾区应急的重难点。自然灾害的种类、危害程度复杂多变导致实际应急情景往往也相当复杂，对受灾地区进行的无人机应急自组织无线通信网络覆盖方法也应适配于多样化的救援情境，应急自组织无线通信网络覆盖算法要具有较高的鲁棒性，并能动态优化无人机应急自组织无线通信网络通信覆盖方案，才能胜任灾害应急任务，最大限度保障人民群众生命财产安全。

但是，现有的应急自组织无线通信网络中，存在以下问题：

(1)无人机覆盖地面通信节点少，造成部分地面通信节点仍旧无法通过无人机中继进行通信；

(2)无人机覆盖重叠度高，造成无人机通信资源的浪费。

针对目前自然灾害发生时的应急救援情境中自组织无线通信网络无人机通信节点部署的不完整、普适性较低的技术问题，需要提供一种面向灾害应急响应的通信无人机时空部署方法解决上述技术缺陷。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无人机自组织通信网络时空演化部署方法、装置、设备及介质，能够依据地面通信节点的状态变化对应急无人机位置进行动态部署和动态优化，有效支持灾区应急，保障受灾地区正常的网络通信。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种无人机自组织通信网络时空演化部署方法，包括以下步骤：

步骤S1、建立多个应急无人机与多个地面通信节点间的通信关系；

步骤S2、初始化群体，根据多个应急无人机与多个地面通信节点间的通信关系进行染色体编码；

步骤S3、对每架应急无人机对应的多个地面通信节点求解最小外接圆且将圆心作为该应急无人机的位置；

步骤S4、建立染色体评价模型，根据所有应急无人机的位置确定通信覆盖任务均衡度、应急紧迫度和抗衰减能力并进行个体适应度评价，启动染色体选择，保存最优个体，淘汰不满足适应度的个体；

步骤S5、启动染色体杂交、变异，随机生成新个体补充种群数量至原水平；

步骤S6、若达到最大繁衍代数，则输出最优应急无人机通信覆盖方案，否则重新进行染色体适应度评价；

步骤S7、若地面通信节点状态发生变化，改变多个应急无人机与多个地面通信节点间的通信关系，跳转步骤S3-S6，输出最优应急无人机通信覆盖方案。