一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法技术

本发明专利技术提出了一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法，该方法根据传感器节点的耗电速率进行分类，依据聚类算法将节点划分至不同的充电任务中，通过解路径问题得到集合的充电路径，再进行无人机的调度规划，最后通过紧急算法优化得到最终的调度方案；本发明专利技术的适用范围广、充电效率高、成本低，具有良好的市场应用前景。

A Charging Task Scheduling Method for UAV in Wireless Sensor Networks

The present invention proposes a method of UAV charging task scheduling in wireless sensor networks. The method classifies the nodes according to the power consumption rate of sensor nodes, divides them into different charging tasks according to clustering algorithm, obtains a set of charging paths by solving the path problem, and then carries out UAV scheduling planning. Finally, the final scheduling is obtained through emergency algorithm optimization. The invention has wide application range, high charging efficiency and low cost, and has good market application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法
本专利技术涉及无线传感器网络
，尤其涉及一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法。
技术介绍
无线传感器网是一种以多跳方式连接，分布式部署的传感器组成的通信网络。网络中的每个传感器节点都可以独立地感知、收集和处理一定范围内被监测的信息，被广泛应用于环境监测、医疗护理、目标追踪以及军事等领域。虽然无线传感器网络应用前景广阔，但传感器耗能较高，电池容量却一直没有大的提升。同时由于传感器节点往往部署在复杂环境且涉及范围较大，若采用人力进行能量补给，成本高昂。导致目前无线传感器网络应用局限于在短期的科学研究和工业监测。传统的能量补给方案如降低能耗和能量采集技术因为无法从根本上解决电池容量问题和易受环境、气候因素影响等缺陷无法有效解决这一问题。采用磁共振等无线充电技术，利用移动充电设备完成传感器网络充电的技术方案，由于其适用范围广，成本低，可靠性高等优势逐渐成为热门的研究方向。通过将无线充电车辆或者其他移动充电设备引入无线传感器网络的充电问题中，可以将充电问题转换成路径规划和任务调度问题。本专利将无人机引入无线传感器网络的充电问题中，进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据传感器网络中各节点的耗电速率对节点进行初步分类，根据初步分类的分类数将节点划分为不同的充电周期区间，各个区间的节点为一个初始节点集合；S2、根据聚类算法对初始节点集合进行划分，得到多个节点子集，将节点子集分配至不同的充电任务中，使每个充电任务中充电节点个数相同或相近，每个充电任务中的节点集合为充电任务节点子集；S3、将不同周期的充电任务节点子集的充电路径问题看作独立的路径问题，求解路径问题，得到充电任务节点子集的充电路径；S4、得到充电任务节点子集的充电路径之后，进行无人机的调度规划，得到初始解。

【技术特征摘要】
1.一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、根据传感器网络中各节点的耗电速率对节点进行初步分类，根据初步分类的分类数将节点划分为不同的充电周期区间，各个区间的节点为一个初始节点集合；S2、根据聚类算法对初始节点集合进行划分，得到多个节点子集，将节点子集分配至不同的充电任务中，使每个充电任务中充电节点个数相同或相近，每个充电任务中的节点集合为充电任务节点子集；S3、将不同周期的充电任务节点子集的充电路径问题看作独立的路径问题，求解路径问题，得到充电任务节点子集的充电路径；S4、得到充电任务节点子集的充电路径之后，进行无人机的调度规划，得到初始解。2.如权利要求1所述的一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法，其特征在于，还包括以下步骤：S5、重复步骤S3-S4，得到多个解，取充电时间最小的解为最优解s。3.如权利要求1所述的一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法，其特征在于，还包括以下步骤：S6、根据步骤S5所得最优解s，采用交换集合的方式产生领域解，为禁忌搜索确定搜索范围；S7、采用禁忌搜索算法优化步骤S5中的解，得到最终的多无人机任务调度方案。4.如权利要求3所述的一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法，其特征在于，所述步骤S6还包括：根据步骤S5所得最优解s，所述s为无人机的飞行路径集合，则该路径集合的邻域为N(s)。5.如权利要求4所述的一种无线传感器网络中的无人机充电任务调度方法，其特征在于，所述步骤S7还包括：S71、根据步骤S6得到最优解s的邻域N(s)，判断邻域N(s)是否同时满足无人机的以下几个约束条件：在一次无人机充电任务中，a.本次任务需要充电的每个节点都至少被无人机访问一次；b.无人机到达节点完成充电后必须离开这个节点；c.一个节点只能由一架无人机充电；d.无人机服务路线上的节点充电需要的电量之和不能大于无人机携带充电器的总电量；e.单次飞行路线的总距离不能大于无人机单次飞行的最大距离；f.无人机的最大服务时间不能超过单次充电任务的服务时间限制；若同时满足，进入S72，若不能同时满足，重新生成邻域N(s)；S72、初始化禁忌列表，删除禁忌列表中包含的邻域解；S73、在邻域N(s)中找到路径总...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛彧，彭凯，涂方蕾，彭麟雅，桂宾，王栋云，胡国亮，
申请(专利权)人：武汉烽火凯卓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42