【技术实现步骤摘要】
一种多无人机数据收集系统的调度与轨迹规划方法
[0001]本专利技术涉及无线通信网络
，尤其涉及一种多无人机数据收集系统的调度与轨迹规划方法。
技术介绍
[0002]随着5G时代的到来，物联网发展迅速，应用领域涉及工业、农业、运输业等各个方面，人们的日常生活已经离不开物联网，未来物联网在各种应用的广泛进步必然使得网络设备的数量成倍增加，信息流量预计在未来十年内继续呈指数增长，此外，物联网设备分布广泛，且大多为异构设备，对网络应用要求基本不同，也会给数据收集带来极大的挑战。
[0003]近年来，无人机技术逐渐成熟，利用无人机的移动性与灵活性，可以有效解决上述数据收集的困难问题；无人机作为传统地面通信系统的补充，可以有效提高数据收集的覆盖面积、设备接入数量以及数据传输速率，由于其在数据收集领域的巨大优势，无人机的应用受到广泛的关注；目前研究的主要可以分为单无人机系统与多无人机系统，主要的关注点为能效最大化、吞吐量最大化与任务完成时间最小化等，然而，目前没有关于物联网设备数据上传的时间窗方面的技术被公开；在实际的物联...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多无人机数据收集系统的调度与轨迹规划方法，其特征在于：所述调度与轨迹规划方法包括：S1、构建有时间窗物联网系统模型：系统中有N个旋翼无人机飞行在固定高度H收集地面上K个物联网设备的数据，设置各物联网设备的时间窗为[A
k
,B
k
]，其中A
k
为时间窗的起始时间，B
k
为时间窗的结束时间，设置起始点的时间窗为[A0,B0]，其中A0=0，B0=T
E
，T
E
为无人机返回起始点的最晚时间；S2、给每个物联网设备均设置一个无人机悬停点，无人机仅能在悬停点才能从相应物联网设备收集数据，以确定有时间窗物联网中多无人机数据收集机制；S3、建立多无人机调度与飞行轨迹优化问题，以降低系统运营成本；S4、通过改进的蚁群算法以及连续凸近似方法对优化问题进行求解。2.根据权利要求1所述的一种多无人机数据收集系统的调度与轨迹规划方法，其特征在于：所述建立多无人机调度与飞行轨迹优化问题包括：将无人机的归一化成本设置为，将无人机起始点作为第一个无数据上传的设备，编号为0，其中，表示派出无人机的数量， 表示所有无人机的总工作时间，λ
ij
[n]表示第n个无人机的服务顺序和路径，若第n个无人机从第i个悬停点飞到第j个悬停点并收集第j个悬停点的数据，λ
ij
[n]=1；否则，λ
ij
[n]=0，为第n个无人机在第j个悬停点与相应设备的数据传输时间，D
j
为第j个设备需要上传的数据量，R
j
为第j个设备向悬停在相应悬停点的无人机传输数据的速率，为第n个无人机从第i个悬停点飞到第j个悬停点所用的时间，为第n个无人机在第j个悬停点等待相应设备时间窗打开的时间，B
j
为第j个悬停点时间窗的结束时间，t
j
[n]为第n个无人机打到第j个悬停点的时刻；是无人机运行成本的归一化系数，p1表示使用一架无人机的价格，p2表示无人机单位工作时间的价格；根据有时间窗物联网系统模型以及多无人机数据收集机制，将最小化无人机运行成本为目标的无人机调度与飞行轨迹优化问题建模为：为目标的无人机调度与飞行轨迹优化问题建模为：为目标的无人机调度与飞行轨迹优化问题建模为：为目标的无人机调度与飞行轨迹优化问题建模为：
其中，w
j
为第j个设备的坐标，w0为起始点的坐标，u
j
表示第j个设备所对应的悬停点的坐标，u0表示起始点对应的悬停点的坐标，M
n
为第n个无人机的存储容量，为第n个无人机的悬停功率，为第n个无人机的飞行功率，E
n
为第n个无人机的电池容量，约束C1.1
‑
C1.4为无人机飞行轨迹约束；约束C1.5为设备数据上传约束；约束C1.6为起始悬停点约束；约束C1.7为无人机存储容量约束，保证无人机收集的数据不超过其存储容量；约束C1.8为无人机电池容量约束，保证无人机返回起始点时消耗的能量不超过其电池容量；约束C1.9
‑
C1.11为时间窗...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鲲，申帅，杜璇，梅海波，
申请(专利权)人：成都慧简联信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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