本发明专利技术提供了一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统，包括信号强度捕获模块、信号广度捕获模块、UAV交互模块、计算处理模块和高度控制模块，所述信号强度捕获模块用于获取地面能够识别UAV提供信号的强度，所述信号广度捕获模块用于获取UAV提供的信号覆盖的范围，所述计算处理模块用于根据捕获的强度信息和范围信息计算出UAV的合适高度，所述高度控制模块基于计算结果调整UAV至对应高度，UAV将调整信息通过所述UAV交互模块发送至邻近的其余UAV，邻近的UAV根据获取的信息进行高度调整；本系统通过计算出适宜的高度来平衡信号强度与信号范围之间的矛盾，同时通过UAV交互模块构建的无线传感网络形成一个UAV协作团体来应对变化的地面通讯需求。
【技术实现步骤摘要】
一种UAV高度定位系统及计算机存储介质
本专利技术涉及UAV控制
，尤其涉及一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统。
技术介绍
UAV通信系统具有成本较低的优势和快速部署的能力，使得其特别适合于应急通信场景或者持续时间有限的通信场景，如自然灾害造成的通信基础设施破坏时的通信恢复、体育比赛场馆等热点区域的地面蜂窝基站超负荷时的数据卸载、大规模物联网设备的周期性数据散播/收集等，而UAV的高度选择能都对整个UAV系统的运作效率起到不小的影响。现在已经开发出了很多UAV控制系统，经过我们大量的检索与参考，发现现有的控制系统有如公开号为KR101418480B1，KR1020170109432A和KR1020170089609A所公开的系统，包括传感监测系统、移动平台系统、一体化Wi-Fi网络通信系统以及调度管制平台；传感器监测系统是指在传感器网络中，任意散落在被监测区内的传感节点实时监测目标区域内的特定变量对象；移动平台系统是挂载Wi-Fi通信模块的UAV，采用旋翼垂直起降平台，实现UAV飞行速度和轨迹的可控性；一体化Wi-Fi网络通信系统指以Wi-Fi通信方式为主，参照蜂窝移动通信网络的结构；所述的调度管制平台是一套用于无人机飞行路径管制、无线网路拓扑控制信息及环境变量信息采集的软件平台。但该系统没有对UAV所处的高度进行优化选择，其所形成的通讯网络的信号强度和覆盖范围没有处于良好的平衡状态，且UAV之间缺少协作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统，为了克服现有技术的不足，本专利技术采用如下技术方案：一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统，包括信号强度捕获模块、信号广度捕获模块、UAV交互模块、计算处理模块和高度控制模块，所述信号强度捕获模块用于获取地面识别到的信号强度，所述信号广度捕获模块用于获取信号覆盖范围，所述计算处理模块用于根据捕获的强度信息和范围信息计算出UAV的合适高度，所述高度控制模块基于计算结果调整UAV至对应高度，所述UAV交互模块构建成无线传感网络用于UAV之间的信息交互以达成协作应对变化的地面通讯需求；进一步的，所述信号强度捕获模块获取综合信号强度I0，所述信号广度捕获模块获取信号覆盖范围面积S，所述计算处理模块计算出UAV高度适宜指数P：所述高度控制模块调整UAV的高度使其高度适宜指数最大；进一步的，所述信号强度捕获模块发送查询信号，地面上的无线设备接收查询信号后返回强度信息Ii，返回信息所用的时间为ti，所述信号强度捕获模块根据每个强度信息计算出综合信号强度I0：其中，n为信号网络覆盖范围内无线设备的数量；进一步的，所述信号广度捕获模块包括定向探测设备，所述探测设备沿(α，θ)方向发射电波后接收的反射电波强度等于阈值时反射点为信号覆盖范围边界，其中α为与正东方向的夹角，θ为与竖直方向的夹角，改变α值，使所述定向探测设备沿水平方向旋转一周并获得函数θ(α)，所述α的变化间隔为Δα，所述Δα设置为能够被2·π整除；进一步的，所述信号广度捕获模块计算出信号覆盖范围面积S为：其中，所述h为UAV当时所在高度，进一步的，UAV在初始状态时所处高度为h1，对应的高度适宜指数为P1，控制UAV向上移动Δh高度，得到对应的高度适宜指数为P2，再控制UAV向上移动Δh高度，得到对应的高度适宜指数为P3，所述计算处理模块根据上述数据计算出调节高度h′：h′＝(P3-P2)2·(P2-P1)·Δh；控制UAV调整h′高度，以新高度作为h1不断重复上述过程，直至出现P1＜P2＞P3或者h′＜2Δh，当出现P1＜P2＞P3时，以P2对应的高度作为适宜高度，当出现h′＜2Δh时，选择上述调整过程中出现的最大P值对应的高度作为适宜高度；进一步的，当所述信号网络覆盖范围内有无线设备进行通讯时，且所述信号强度捕获模块捕获到的该无线设备的信号强度不足时，所述高度控制模块会控制UAV降低高度以增强所述无线设备能够获取的信号强度；进一步的，所述UAV降低高度后通过所述UAV交互模块向邻近UAV发送调整信息，邻近UAV在接收到调整信息后调整高度以扩大其信号网络的覆盖范围进而弥补所述UAV缩小的信号网络覆盖区域；一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中包括一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统程序，所述基于无线传感网络的UAV高度定位系统程序被处理器执行时，实现一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统步骤。本专利技术所取得的有益效果是：该系统通过计算出UAV的适宜高度来平衡UAV提供信号网络的信号强度与覆盖范围之间的矛盾，提高信号网络的运作效率，并且采用小幅变动-大幅调整的方式快速地挑选出适宜高度，同时利用构建的无线传感网络使邻近的UAV之间形成一个区域协作整体，当其中一个UAV改变高度来应对变化的地面通讯需求时，邻近UAV能够作出相应的调整来弥补覆盖范围的缺失。附图说明从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。图1为整体结构框架示意图。图2为信号广度捕获模块获取角度函数θ(α)流程示意图。图3为UAV适宜高度选择流程示意图。图4为邻近UAV协作流程示意图。图5为UAV协作调整时信号覆盖范围变化示意图。具体实施方式为了使得本专利技术的目的.技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本专利技术进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统.方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统.方法.特征和优点都包括在本说明书内.包括在本专利技术的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。实施例一。一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统，包括信号强度捕获模块、信号广度捕获模块、UAV交互模块、计算处理模块和高度控制模块，所述信号强度捕获模块用于获取地面识别到的信号强度，所述信号广度捕获模块用于获取信号覆盖范围，所述计算处理模块用于根据捕获的强度信息和范围信息计算出UAV的合适本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统，包括信号强度捕获模块、信号广度捕获模块、UAV交互模块、计算处理模块和高度控制模块，所述信号强度捕获模块用于获取地面识别到的信号强度，所述信号广度捕获模块用于获取信号覆盖范围，所述计算处理模块用于根据捕获的强度信息和范围信息计算出UAV的合适高度，所述高度控制模块基于计算结果调整UAV至对应高度，所述UAV交互模块构建成无线传感网络用于UAV之间的信息交互以达成协作应对变化的地面通讯需求。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统，包括信号强度捕获模块、信号广度捕获模块、UAV交互模块、计算处理模块和高度控制模块，所述信号强度捕获模块用于获取地面识别到的信号强度，所述信号广度捕获模块用于获取信号覆盖范围，所述计算处理模块用于根据捕获的强度信息和范围信息计算出UAV的合适高度，所述高度控制模块基于计算结果调整UAV至对应高度，所述UAV交互模块构建成无线传感网络用于UAV之间的信息交互以达成协作应对变化的地面通讯需求。
2.如权利要求1所述的一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统，所述信号强度捕获模块获取综合信号强度I0，所述信号广度捕获模块获取信号覆盖范围面积S，所述计算处理模块计算出UAV高度适宜指数P：
所述高度控制模块调整UAV的高度使其高度适宜指数最大。
3.如上述权利要求之一所述的一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统，所述信号强度捕获模块发送查询信号，地面上的无线设备接收查询信号后返回强度信息Ii，返回信息所用的时间为ti，所述信号强度捕获模块根据每个强度信息计算出综合信号强度I0：
其中，n为信号网络覆盖范围内无线设备的数量。
4.如上述权利要求之一所述的一种基于无线传感网络的UAV高度定位系统，所述信号广度捕获模块包括定向探测设备，所述探测设备沿(α，θ)方向发射电波后接收的反射电波强度等于阈值时反射点为信号覆盖范围边界，其中α为与正东方向的夹角，θ为与竖直方向的夹角，改变α值，使所述定向探测设备沿水平方向旋转一周并获得函数θ(α)，所述α的变化间隔为Δα，所述Δα设置为能够被2·π整除。
5.如上述权利要求之一所述的一种基于无线传感网络的UAV高...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋庆恒，张叶芳，李珊珊，刘英德，程雪颖，章雯洁，
申请(专利权)人：怀化学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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