用于传感器节点充电的无人机调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开用于传感器节点充电的无人机调度方法及系统，包括：判断规划导航路线的所需续航时间是否大于实际续航时间，在判断结果为是的情况下，逐次减少规划导航路线中的待充电传感器节点的所在位置，以得到更新后的多个待充电传感器节点的所在位置并基于更新后的多个待充电传感器节点的所在位置获取更新后的规划导航路线，直至更新后的规划导航路线的所需续航时间小于或等于实际续航时间的情况下，将该规划导航路线存储一个子路线；基于减少的待充电传感器节点的所在位置重新获取规划导航路线；在判断结果为否的情况下，确定实际导航路线，控制无人机沿实际导航路线执行充电。本发明专利技术使其在实际环境中可以直接利用。

UAV Scheduling Method and System for Sensor Node Charging

【技术实现步骤摘要】
用于传感器节点充电的无人机调度方法及系统
本专利技术涉及无人机调度领域，具体地，涉及一种用于传感器节点充电的无人机调度方法及系统。
技术介绍
无线传感器网络广泛用于大型建筑，桥梁，森林防火监控以及医疗健康等领域。由于无线传感器节点由干电池供电，网络工作时间受到严重限制。为了维持网络工作需要及时补充电量，无线充电技术通过非接触式充电使得传感器充电可以自动化完成。通过无人机携带充电能源和设备，对工人难以到达的地方的传感器进行充电，可以有效提高无线传感器网络监测性能，避免人工更换电池的风险，显著降低维护成本。无线充电技术是近年来兴起的充电技术，已经从实验室进入商业应用，如Powercast公司无线充电器TX91501可以在无线充电有效范围可达70cm，使得无线充电的商业应用大大扩展。另一方面由于无线充电器成本较高，在无线传感网中静态部署大量充电节点需要大量的费用。通过移动充电，采用少数充电器可以对多个传感器节点先后充电，因而可以有效降低无线充电的经济成本。目前无线充电技术在传感网中充电方法主要分为两类：一类是在传感网中静态部署多个无线充电器，由于无线射频能量传输距离限制，在大规模传感器网络需要部署数量众多的无线充电器，虽然能够对充电覆盖范围内的传感器充电，但是需要昂贵的开销。成本限制了静态充电的应用范围。另外一类是目前较为流行移动无线充电方式，通过合理的调度充电小车对需要充电传感器节点进行充电。但是移动小车只能对部署在无障碍范围内的传感器节点充电，然而在实际的传感网监测环境中往往存在障碍物，因此，这类方法难以在实际环境中直接应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于传感器节点充电的无人机调度方法及系统，该用于传感器节点充电的无人机调度方法及系统克服了现有技术中的传感器节点可通过无人机的调度实现充电，使其在实际环境中可以直接利用。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于传感器节点充电的无人机调度方法，该用于传感器节点充电的无人机调度方法包括：获取无人机的实际续航时间、规划导航路线和所述规划导航路线下的所需续航时间，所述规划导航路线包括无人机经过多个待充电传感器节点的所在位置回到初始位置的路径；判断规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结果为是的情况下，a)逐次减少所述规划导航路线中的待充电传感器节点的所在位置，以得到更新后的多个待充电传感器节点的所在位置并基于更新后的多个待充电传感器节点的所在位置获取更新后的规划导航路线，直至更新后的规划导航路线的所需续航时间小于或等于所述实际续航时间的情况下，将该规划导航路线存储一个子路线；基于减少的所述待充电传感器节点的所在位置重新获取规划导航路线，执行b)；b)判断该规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结果为是的情况下，返回执行步骤a)；在判断结果为否的情况下，基于所存储的所有子路线和所述重新获取的规划导航路线确定所述实际导航路线，控制所述无人机沿所述实际导航路线执行充电。优选地，该无人机调度方法包括：判断规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结构为否的情况下，控制所述无人机沿所述规划导航路线执行充电。优选地，该无人机调度方法还包括：基于快速扩展随机树方法得到规划导航路线。优选地，基于快速扩展随机树方法得到规划导航路线，包括：获取物理区域内的地图信息、起始点和待充电传感器节点的所在位置，在所述物理区域中任意取一个预设点，根据所述地图信息判断该预设点和起始点的直线路径中是否有障碍物，在判断结果为否的情况下，判定该预设点和起始点的距离小于第一预值时，将该预设点定义为起始点，并存储该直线路径；重复选取预设点直至得到所存储的直线路径能够到达所述待充电传感器节点的所在位置。优选地，该无人机调度方法还包括：根据所述地图信息判断该预设点和起始点的直线路径中是否有障碍物，在判断结果为是的情况下，重新在所述物理区域中任意取一个预设点，根据所述地图信息判断该重新取的预设点和起始点的直线路径中是否有障碍物。优选地，判定该预设点和起始点的距离大于或等于第一预值时，重新在所述物理区域中任意取一个预设点，根据所述地图信息判断该重新取的预设点和起始点的直线路径中是否有障碍物。本专利技术还提供一种用于传感器节点充电的无人机调度系统，该用于传感器节点充电的无人机调度系统包括：管理中心，用于获取无人机的实际续航时间、规划导航路线和所述规划导航路线下的所需续航时间，所述规划导航路线包括无人机经过多个待充电传感器节点的所在位置回到初始位置的路径，还用于判断规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结果为是的情况下，a)逐次减少所述规划导航路线中的待充电传感器节点的所在位置，以得到更新后的多个待充电传感器节点的所在位置并基于更新后的多个待充电传感器节点的所在位置获取更新后的规划导航路线，直至更新后的规划导航路线的所需续航时间小于或等于所述实际续航时间的情况下，将该规划导航路线存储一个子路线；基于减少的所述待充电传感器节点的所在位置重新获取规划导航路线，执行b)；b)判断该规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结果为是的情况下，返回执行步骤a)；在判断结果为否的情况下，基于所存储的所有子路线和所述重新获取的规划导航路线确定所述实际导航路线，控制所述无人机沿所述实际导航路线执行充电。优选地，该用于传感器节点充电的无人机调度系统还包括：GPS定位模块，所述GPS定位模块设置于所述无人机中，用于采集无人机的位置信息并发送至所述管理中心。优选地，所述管理中心还用于基于快速扩展随机树方法得到规划导航路线。本专利技术还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述的用于传感器节点充电的无人机调度方法。根据上述技术方案，本专利技术可以在预设物理范围内规划无人机的飞行航迹和调度无人机对传感器的节点的充电方式，确保无人机可以正常返航情况下给最多的传感器充电。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是说明本专利技术的一种用于传感器节点充电的无人机调度方法的流程图；图2是图1的规划导航路线的实施例的效果图；以及图3是基于快速扩展随机树方法得到规划导航路线的示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种用于传感器节点充电的无人机调度方法，如图1所示，该用于传感器节点充电的无人机调度方法包括：获取无人机的实际续航时间、规划导航路线和所述规划导航路线下的所需续航时间，所述规划导航路线包括无人机经过多个待充电传感器节点的所在位置回到初始位置的路径；判断规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在大于的情况下，a)逐次减少所述规划导航路线中的待充电传感器节点的所在位置，以得到更新后的多个待充电传感器节点的所在位置并基于更新后的多个待充电传感器节点的所在位置获取更新后的规划导航路线，直至更新后的规划导航本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于传感器节点充电的无人机调度方法，其特征在于，该用于传感器节点充电的无人机调度方法包括：获取无人机的实际续航时间、规划导航路线和所述规划导航路线下的所需续航时间，所述规划导航路线包括无人机经过多个待充电传感器节点的所在位置回到初始位置的路径；判断规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结果为是的情况下，a)逐次减少所述规划导航路线中的待充电传感器节点的所在位置，以得到更新后的多个待充电传感器节点的所在位置并基于更新后的多个待充电传感器节点的所在位置获取更新后的规划导航路线，直至更新后的规划导航路线的所需续航时间小于或等于所述实际续航时间的情况下，将该规划导航路线存储一个子路线；基于减少的所述待充电传感器节点的所在位置重新获取规划导航路线，执行b)；b)判断重新获取的该规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结果为是的情况下，返回执行步骤a)；在判断结果为否的情况下，基于所存储的所有子路线和所述重新获取的规划导航路线确定所述实际导航路线，控制所述无人机沿所述实际导航路线执行充电。

【技术特征摘要】
1.一种用于传感器节点充电的无人机调度方法，其特征在于，该用于传感器节点充电的无人机调度方法包括：获取无人机的实际续航时间、规划导航路线和所述规划导航路线下的所需续航时间，所述规划导航路线包括无人机经过多个待充电传感器节点的所在位置回到初始位置的路径；判断规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结果为是的情况下，a)逐次减少所述规划导航路线中的待充电传感器节点的所在位置，以得到更新后的多个待充电传感器节点的所在位置并基于更新后的多个待充电传感器节点的所在位置获取更新后的规划导航路线，直至更新后的规划导航路线的所需续航时间小于或等于所述实际续航时间的情况下，将该规划导航路线存储一个子路线；基于减少的所述待充电传感器节点的所在位置重新获取规划导航路线，执行b)；b)判断重新获取的该规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结果为是的情况下，返回执行步骤a)；在判断结果为否的情况下，基于所存储的所有子路线和所述重新获取的规划导航路线确定所述实际导航路线，控制所述无人机沿所述实际导航路线执行充电。2.根据权利要求1所述的用于传感器节点充电的无人机调度方法，其特征在于，该无人机调度方法包括：判断规划导航路线的所述所需续航时间是否大于所述实际续航时间，在判断结构为否的情况下，控制所述无人机沿所述规划导航路线执行充电。3.根据权利要求1所述的用于传感器节点充电的无人机调度方法，其特征在于，该无人机调度方法还包括：基于快速扩展随机树方法得到规划导航路线。4.根据权利要求3所述的用于传感器节点充电的无人机调度方法，其特征在于，基于快速扩展随机树方法得到规划导航路线，包括：获取物理区域内的地图信息、起始点和待充电传感器节点的所在位置，在所述物理区域中任意取一个预设点，根据所述地图信息判断该预设点和起始点的直线路径中是否有障碍物，在判断结果为否的情况下，判定该预设点和起始点的距离小于第一预值时，将该预设点定义为起始点，并存储该直线路径；重复选取预设点直至得到所存储的直线路径能够到达所述待充电传感器节点的所在位置。5.根据权利要求4所述的用于传感器节点充电的无人机调度方法，其特征在于，该无人机调度方法还包括：根据所述地图...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵传信，袁猛，张娜，王涛春，陈付龙，瞿萌，胡桂银，郑孝遥，
申请(专利权)人：安徽师范大学，赛尔网络有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34