一种调度规划方法及应用技术

本申请属于无人机技术领域，特别是涉及一种调度规划方法及应用。操作员可以通过4G信号对无人机进行远程操控，并借助基站进行充电，但是要考虑充电时间位置和巡逻任务的排程问题。本申请提供了一种调度规划方法，所述方法包括获取基站位置信息，构建基站联通关系图，根据所述关系图所述基站进行评级；建立时空回旋网络模型，求出所述模型初始解；根据所述评级结果和所述初始解获得调度规划方案。能够给出合适的排程。出合适的排程。出合适的排程。

【技术实现步骤摘要】
一种调度规划方法及应用


[0001]本申请属于无人机
，特别是涉及一种调度规划方法及应用。

技术介绍

[0002]无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。可反复使用多次。广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。
[0003]无人机巡逻是未来无人机应用的一个方向，然而，目前的无人机还不能实现自主的长距离的巡逻，原因有二，其一是续航，其二是需要操作员。可以利用4G信号对无人机进行控制和充电。操作员可以通过4G信号对无人机进行远程操控，并借助基站进行充电，但是要考虑充电时间位置和巡逻任务的排程问题。

技术实现思路

[0004]1.要解决的技术问题
[0005]基于现行方案只能够处理小规模问题，面对大规模问题往往难以求得结果。而利用基站给无人机提供信号和充电的情境下，基站数量庞大，问题的规模相应呈现指数型增加，现行方案很难满足。另外，由于基站和机场具有很大区别，例如机场无法搬迁，而基站很容易搬迁，所以技术上增加了很强的灵活性，给排程问题带来了很大的难度，现行方案对于这种高度灵活的排程问题难以解决。针对上述问题，本申请提供了一种调度规划方法及应用。
[0006]2.技术方案
[0007]为了达到上述的目的，本申请提供了一种调度规划方法，所述方法包括获取基站位置信息，构建基站联通关系图，根据所述关系图所述基站进行评级；建立时空回旋网络模型，求出所述模型初始解；根据所述评级结果和所述初始解获得调度规划方案。
[0008]本申请提供的另一种实施方式为：所述基站位置信息包括基站的经度和基站的纬度，所述基站分为塔式基站和杆式基站。
[0009]本申请提供的另一种实施方式为：假设两个所述基站距离小于所述基站信号的覆盖半径时，则两个所述基站为直接联系，依据所述直接联系制作基站拓扑结构图。
[0010]本申请提供的另一种实施方式为：所述评级采用PageRank算法。
[0011]本申请提供的另一种实施方式为：所述评级包括赋予每个所述基站初始权重为1，然后将每所述权重平均赋予与所述基站具有直接联系的基站，所述基站的权重也更新为所有与所述基站有直接联系的基站赋予它的权重总和；迭代以上过程，每个所述基站的权重会最终收敛，趋于稳定；假设θ为基站评级阈值，与权重大于θ的基站有关系的决策变量为第
一决策变量，则所述第一决策变量的变动能够对整个排程系统的性能造成较大的影响，与权重小于θ的基站有关系的决策变量为第二决策变量而的变动难以对整个排程系统的性能造成较大的影响；第一决策变量与第二决策变量的数量可以通过调整θ的值进行调整，并对所述第一决策变量进行优化。
[0012]本申请提供的另一种实施方式为：所述时空回旋网络模型为同时考虑时间维度与空间维度的网络流模型，通过在时间维度和空间维度构建一个或多个闭环，派生出一系列可持续的路线，采用所述路线对任务进行覆盖。
[0013]本申请提供的另一种实施方式为：所述时空回旋网络模型中将决策变量用弧所在的时间表示，所述弧将部分事件节点连接起来形成闭环。
[0014]本申请提供的另一种实施方式为：所述初始解采用cplex求得。
[0015]本申请还提供一种调度规划方法的应用，其特征在于：将所述调度规划方法应用于交通规划、物流配送或者无人机排程。
[0016]本申请提供的另一种实施方式为：所述无人机包括三种状态，分别用三种弧来表示为巡逻弧，充电弧，转移弧。
[0017]3.有益效果
[0018]与现有技术相比，本申请提供的调度规划方法及应用的有益效果在于：
[0019]本申请提供的调度规划方法，为一种对基站
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无人机系统进行调度规划的方法。
[0020]本申请提供的调度规划方法，为无人机维护路径问题的排程，根据无人机的续航能力，机场的维护能力以及航班的执行情况，能够根据指定的航班和无人机给出合适的排程。
[0021]本申请提供的调度规划方法，能够在短时间内给出一个性能优秀的可行方案，具有极高的时效性，并且能够根据需要调整在方案的精度和时效性之间做权衡取舍。
附图说明
[0022]图1为本申请的调度规划方法流程示意图；
[0023]图2为本申请的调度规划方法原理示意图；
[0024]图3为本申请的基站连通图示意图；
[0025]图4为本申请的时空回旋网络模型示意图。
具体实施方式
[0026]在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
[0027]参见图1～4，本申请提供一种调度规划方法，所述方法包括获取基站位置信息，构建基站联通关系图，根据所述关系图所述基站进行评级；建立时空回旋网络模型，求出所述模型初始解；根据所述评级结果和所述初始解获得调度规划方案。
[0028]进一步地，所述基站位置信息包括基站的经度和基站的纬度，所述基站分为塔式基站和杆式基站。
[0029]基站位置信息由基站的经度和纬度构成，基站的类型分为塔式基站和杆式基站，塔式基站的英文为Tower
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base station，杆式基站的英文为Pole
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base station。其中，塔式基站通常占地面积大，大多拥有机房，可以进行一定规模的扩建，并安装为无人机提供电能的设备。而杆式基站不一定是以杆的形势存在的，有的是伪装成空调外机、扩音器等形势放置在各种建筑上的，因此无法进行扩建，也无法为无人机提供电力。但是杆式基站和塔式基站都能为无人机提供控制信号。由于基站的信号覆盖半径是有限的，而无人机在飞行过程中要不间断地受到控制，所以无人机不能在没有第三个基站的帮助下从一个基站飞往一个距离当前基站超过两倍的基站的信号的覆盖半径的基站。所以假设两个基站的距离小于基站的信号的覆盖半径的时候，这两个基站具有直接联系，依据这种联系可以制作一个基站的拓扑结构的图。首先赋予每个基站初始权重为1，然后将每个基站的权重都平均赋予与此基站具有直接联系的基站，而此基站的权重也更新为所有与此基站有直接联系的基站赋予它的权重的总和。迭代以上过程，每个基站的权重会最终收敛，趋于稳定。根据PageRank的核心思想，此时与权重比较大的基站有关系的决策变量的变动能够对整个排程系统的性能造成较大的影响，而那些与权重比较小的基站有关系的决策变量的变动难以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调度规划方法，其特征在于：所述方法包括获取基站位置信息，构建基站联通关系图，根据所述关系图所述基站进行评级；建立时空回旋网络模型，求出所述模型初始解；根据所述评级结果和所述初始解获得调度规划方案。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述基站位置信息包括基站的经度和基站的纬度，所述基站分为塔式基站和杆式基站。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：假设两个所述基站距离小于所述基站信号的覆盖半径时，则两个所述基站为直接联系，依据所述直接联系制作基站拓扑结构图。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述评级采用PageRank算法。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述评级包括赋予每个所述基站初始权重为1，然后将每所述权重平均赋予与所述基站具有直接联系的基站，所述基站的权重也更新为所有与所述基站有直接联系的基站赋予它的权重总和；迭代以上过程，每个所述基站的权重会最终收敛，趋于稳定；假设θ为基站评级阈值，与权重大于θ的基站有关系的决策变量为第一决策变量，则所述第一决策变...

【专利技术属性】
技术研发人员：高阳，周琛淏，甘沛露，周支立，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：