一种无人机基站选址与巡逻路径优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种无人机基站选址与巡逻路径优化方法及装置，所述方法包括：根据无人机侦察的目标点和基站的欧式距离对目标点进行分配，而后按照临近点搜索规划无人机飞行路径，以无人机续航时间约束限定无人机巡逻路径，并限定每个基站配置无人机数量的上下限，得到无人机基站选址与巡逻飞行路径的初始方案；对所述初始方案进行邻域搜索，获得无人机基站选址与巡逻路径邻域搜索调整后的新方案；计算所述无人机基站选址与巡逻路径的新方案的总费用；若判定所述新方案总费用比原方案总费用减少，则保存新方案，并在新方案的基础上进行下一步迭代，否则舍弃。上述技术方案具有如下有益效果：可以使无人机基站选址与巡逻路径成本最小化，大大降低无人机巡逻成本，且该方案耗时很低。

Method and device for optimizing siting and patrolling path of unmanned aerial vehicle base station

The embodiment of the invention provides a UAV base station location and patrol path optimization method and device, the method includes: the allocation according to the Euclidean distance of UAV reconnaissance targets and the base station to the target point, then according to the closest point search planning for UAV flight path, the UAV life time constraints limited UAV patrol path on the lower limit of each base station, and limit the number of UAV configuration, no initial solution of human base station location and patrol flight path; the initial scheme of neighborhood search, obtain new UAV base station location scheme and patrol path neighborhood search after the adjustment of the total cost of the new scheme; no base station location and path of the patrol machine the calculation of the new scheme; determine if the total cost of the total cost less than the original scheme, the new scheme is preserved, and based on the new scheme The next iteration, or else abandon. The technical proposal has the following beneficial effects: the location of the drone base station and the cost of the patrolling path can be minimized, and the patrol cost of the unmanned aerial vehicle is greatly reduced, and the scheme is very time-consuming.

【技术实现步骤摘要】
一种无人机基站选址与巡逻路径优化方法及装置
本专利技术涉及无人机
，尤其涉及一种无人机基站选址与巡逻路径优化方法及装置。
技术介绍
近年来边境地区偷渡、走私、恐怖活动等犯罪行为日渐严重，犯罪形式呈现出多样化、智能化、隐蔽化的趋势，这都对边防部队的监测能力和反应速度提出了较高的要求。而且我国陆地边境线大部分为高山大漠区域，地理位置复杂、环境恶劣，靠站岗和人工巡逻这种传统的边防监测方式效率低、危险性高、反应速度慢，无法满足当前边境形势的需求。安装摄像头这种监控方式也因其成本高、后期难以维护，无法进行广泛应用。因此，随着无人机和空中监视技术的发展，在边防地区部署无人机进行监控和巡逻成为必然趋势，美国、意大利等国已经率先使用无人机协助边境巡逻。由于美国部分边境线穿过无人居住和难以通行的区域，地面摄像机、传感器等设备难以维护，非法越境和贩毒活动频发，美国国土安全局于2003年开始研究将无人机应用于边境巡逻。同年，选定长航时的高空无人机“捕食者B”进行侦查巡逻。在一些难以建设基础设施或不便到达的偏僻地区，“捕食者B”能够帮助边境局准确分辨边境入侵情况，大大提高监控的反应速度和边境的巡逻效率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无人机基站选址与巡逻路径优化方法，其特征在于，所述方法包括：根据无人机侦察的目标点和基站的欧式距离对目标点进行分配，而后按照临近点搜索规划无人机路径，以无人机续航时间约束限定无人机巡逻路径，并限定每个基站配置无人机数量的上下限，得到无人机基站选址与巡逻路径的初始方案；对所述初始方案进行邻域调整，获得无人机基站选址与巡逻路径邻域调整后的新方案；计算所述无人机基站选址与巡逻路径的新方案的总费用；若判定所述新方案总费用比原方案总费用减少，则保存新方案，并在新方案基础上进行下一步迭代，否则舍弃。

【技术特征摘要】
1.一种无人机基站选址与巡逻路径优化方法，其特征在于，所述方法包括：根据无人机侦察的目标点和基站的欧式距离对目标点进行分配，而后按照临近点搜索规划无人机路径，以无人机续航时间约束限定无人机巡逻路径，并限定每个基站配置无人机数量的上下限，得到无人机基站选址与巡逻路径的初始方案；对所述初始方案进行邻域调整，获得无人机基站选址与巡逻路径邻域调整后的新方案；计算所述无人机基站选址与巡逻路径的新方案的总费用；若判定所述新方案总费用比原方案总费用减少，则保存新方案，并在新方案基础上进行下一步迭代，否则舍弃。2.如权利要求1所述无人机基站选址与巡逻路径优化方法，其特征在于，所述根据无人机侦察的目标点和基站的欧式距离对目标点进行分配，而后按照临近点搜索规划无人机路径，限定了每个基站配属无人机数量的上下限，得到无人机基站选址与巡逻路径的初始方案，包括：Step1：已知侦查目标点和基站候选点位置后，根据欧式距离，侦查目标点分配给距其最近的基站候选点；Step2：按照基站点分配到的目标点数量，对基站进行排序；Step3：从分配到的目标点数量最多的候选基站开始，判断该基站派出的无人机是否超过基站内的无人机上限数，若没有，执行Step4，否则转Step5；Step4：从距基站最近的目标点开始巡逻，采用就近原则，每次寻找下一个距离当前目标点最近的待巡逻的点，并判断无人机能否访问完下一个目标点后再返回原基站；若可以，则该架无人机继续侦查下一个目标点，若无法完成，则直接返回基站，转Step3；Step5：当基站派出无人机的数量达到基站能够配属的上限后，判断基站是否还存在未侦查的目标点；若没有，则将该基站设为已开始，并移出候选基站，转Step3，对下一个候选基站进行路径分配；若有，则把未完成的侦查点进行第二次分配，分配给剩余候选基站中距离最近的，而后转Step3，继续之后候选基站的路径规划，直至完成所有基站的路径规划。Step6：检测基站无人机配置数量，如果无人机配置数量最少的达到基站配置数量的下限，则结束，给出初始方案；如果没有达到，则进行如下操作：Step6.1：如果该基站只有一个相邻基站，并且相邻基站无人机配置数量少于上限，则关闭该基站，将其目标分配给相邻的基站，应用Step4的临近搜索算法重新构建无人机巡逻路径，若应用基站配置上限数量的无人机能够完成所有目标的巡逻，则转Step6，若不能完成所有目标的巡逻，则转Step6.3；Step6.2：如果该基站有两个相邻的基站，则关闭该基站，将其目标先分配给无人机数量较少的相邻基站，应用Step4的临近搜索算法重新构建无人机巡逻路径，若应用基站配置上限数量的无人机能够完成所有目标的侦察，则转Step6，否则将该相邻基站的无人机配置到上限数量，并将剩余不能访问的目标分配给第二个相邻基站，应用Step4的临近搜索算法重新计算第二个相邻基站的无人机巡逻路径，若第二个相邻基站应用配置上限数量的无人机能够完成所有目标的巡逻，则转Step6，否则转Step6.3；Step6.3：为无人机数量少于下限的基站增加1架无人机，该无人机按照最近原则顺序访问相邻基站中无人机数量较多的一个基站分配的目标点，构建该无人机的最大访问回路，依次为该基站增加无人机，直到达到无人机下限数量要求，然后对该相邻基站剩余的目标点应用Step4的临近搜索算法重新构建无人机巡逻路径，转Step6；Step7：若Step6循环次数超过候选基站总数，则停止算法，给出基站选址和无人机巡逻路径的初始方案。3.如权利要求1所述无人机基站选址与巡逻路径优化方法，其特征在于，对所述初始方案进行邻域搜索调整时调用如下元操作：关闭基站操作：关闭基站并重新分配相应目标点，使控制基站的无人机完全利用，以降低巡逻费用。4.如权利要求1所述无人机基站选址与巡逻路径优化方法，其特征在于，对所述初始方案进行邻域搜索调整时调用如下元操作：交换目标点操作：在单架无人机的巡逻路径内随机交换两个目标点的顺序，主要对无人机路径内部的飞行路线交叉或重叠现象进行改进优化。5.如权利要求1所述无人机基站选址与巡逻路径优化方法，其特征在于，对所述初始方案进行邻域搜索调整时调用如下元操作：合并无人机路由：在满足无人机续航能力的约束条件下，随机选取一个基站或两个邻近基站的两条无人机路径进行合并。6.一种无人机基站选址与巡逻路径优化装置，其特征在于，所述装置包括：初始方案获取单元，用于根据无人机侦察的目标点和基站的欧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠，刘瑶，石建迈，陈超，罗志浩，张家铭，王玥，周天任，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43