一种基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法技术

本发明专利技术涉及一种基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，属于移动通信技术领域，该方法包括：S1：空间建模，栅格划分：S2：基于所述栅格法建立三维空间的数据库，并记录栅格节点内任意位置的4G信号的RSRP；S3：飞行路线预规划：将起点与终点的连接起来，连接线作为预规划路线；S4：飞行路线再规划：利用三维直线光栅化算法和路线由寻路算法，并利用二级数据求出新的再规划路线；S5：通过改进型寻路算法求出最优路线。本发明专利技术通过栅格法建模降低了寻路计算复杂度，同时通过寻路算法得出最优解，保证无人机避免进入信号盲区的可能。

An Optimal Communication Route Planning Method for UAV Based on 4G Network

The invention relates to an optimal communication route planning method for UAV based on 4G network, which belongs to the field of mobile communication technology. The method includes: S1: spatial modeling, raster partition: S2: establishing a three-dimensional database based on the raster method, and recording RSRP of 4G signals at any position in the raster node; S3: flight route pre-planning: connecting the starting point with the end point; Connection line as a pre-planned route; S4: flight route re-planning: using three-dimensional linear grating algorithm and route routing algorithm, and using secondary data to find a new re-planning route; S5: finding the optimal route through improved route-finding algorithm. The invention reduces the computational complexity of path finding by modeling with grid method, and obtains the optimal solution through path finding algorithm to ensure the possibility of UAV avoiding entering signal blind area.

【技术实现步骤摘要】
一种基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法
本专利技术属于移动通信
，涉及一种基于寻路算法的无人机路线规划方法。
技术介绍
近年来，无人机相关技术得到了大力的发展，除了民用娱乐，还可用于影视摄影、环境监视、火场探测、目标跟踪等方面，同时还具有自动寻路功能，能根据现场环境或实时需求规划最优路线。目前民用无人机多采用射频遥控器控制，控制距离短且信号容易受到障碍物阻挡，在如今的通信条件下，4G网络已经能够遍布各大城市的主要地区，能够满足绝大多数用户的需求，为解决民用无人机远程通信技术所遇到的通信距离限制问题提供了优良的解决条件，因此，通过4G网络来实现无人机的远程控制成为了未来无人机远程控制发展的重要方向。然而，4G网络虽然具有分布广、速率高的优点，但是4G信号接收功率大小会因为位置的不同而存在明显的差异，甚至还可能存在信号盲区。因此，在对无人机进行路线规划时必须考虑这一关键因素。目前常用的无人机路径规划方法，主要包括环境建模和寻路算法。环境建模较多使用栅格法进行建模，即将整体空间划分为不同的栅格，从而将无人机不规则的路线转化成在不同栅格之间的移动。分析现有无人机路径规划技术的缺陷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：空间建模，栅格划分：通过GPS信息为基准将空域通过栅格法划分为大小相等的单元格，单元格大小分为一级数据栅格和二级数据栅格；S2：基于所述栅格法建立三维空间的数据库，并记录栅格节点内任意位置的4G参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power,RSRP)，其中每个栅格对应一个独立的坐标(x,y,z)；S3：飞行路线预规划：将起点与终点的连接起来，连接线作为预规划路线；S4：飞行路线再规划：利用三维直线光栅化算法求出预规划路线所经过的一级数据栅格；求出直线经过的栅格后，将...

【技术特征摘要】
1.一种基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：空间建模，栅格划分：通过GPS信息为基准将空域通过栅格法划分为大小相等的单元格，单元格大小分为一级数据栅格和二级数据栅格；S2：基于所述栅格法建立三维空间的数据库，并记录栅格节点内任意位置的4G参考信号接收功率(ReferenceSignalReceivingPower,RSRP)，其中每个栅格对应一个独立的坐标(x,y,z)；S3：飞行路线预规划：将起点与终点的连接起来，连接线作为预规划路线；S4：飞行路线再规划：利用三维直线光栅化算法求出预规划路线所经过的一级数据栅格；求出直线经过的栅格后，将不满足飞行条件的栅格所包含的直线抹除，此时预规划路线中将会出现若干段长度不等的空缺段，将所述空缺段中的路线由寻路算法利用二级数据求出新的再规划路线；S5：通过改进型寻路算法求出最优路线。2.根据权利要求1所述的基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，其特征在于，步骤S1中，所述一级数据栅格的边长为30m，用于飞行线路的预规划；所述二级数据栅格的边长为10m，飞行线路的再规划。3.根据权利要求1所述的基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，其特征在于，步骤S1中，所述数据库内还加入有障碍信息，采用与坐标相应的0-1矩阵来存储每个栅格节点的可达性，即1表示该节点可达，0表示不可达，此节点的代价值将视为无穷大。4.根据权利要求1所述的基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，其特征在于，步骤S4中，所述三维直线光栅化算法具体包括：3个分支；设起点与终点分别为Ps(xs,ys,zs)与Pe(xe,ye,ze)，且Δx＝xe-xs，Δy＝ye-ys，Δz＝ze-zs，第一分支Δx大于等于Δy和Δz，该分支中循环的每一步总是将x的坐标加1或减1，然后由递推式判断要对y与z坐标加1、减1或不变；第二分支Δy大于等于Δx和Δz时，此时该分支中循环的每一步总是将y坐标加1或减1，然后判断x与z如何变化；第三分支Δz最大，此时该分支中循环的每一步总是z坐标加1，然后判断x与y坐标如何变化，并且这三个分支完全对称。5.根据权利要求4所述的基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，其特征在于，步骤S4中，所述路线再规划具体包括：设第i个栅格的节点坐标为(xi,yi,zi)，当Δx≥Δy>Δz&g...

【专利技术属性】
技术研发人员：余翔，李卓文，段思睿，周遂之，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50