一种基于物联网的无人机资源调度控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及无人机资源调度技术领域，具体为一种基于物联网的无人机资源调度控制系统及方法，包括无人机相关数据获取模块、电量消耗数据分析模块、意外事件分析模块、实时状况监管模块、优先级建立模块和最优侦查策略制定模块；无人机相关数据获取模块用于获取无人机侦查队无异常的侦查数据和机库数据；电量消耗数据分析模块用于分析无人机在侦查时间窗下的第一侦查电量消耗数据以及在过渡时间窗下的第二侦查电量消耗数据；意外事件分析模块用于判断实时监测中是否存在意外事件；实时状况监管模块用于获取侦查数据和实时机库数据；优先级建立模块用于分析无人机资源调度的优先级；最优侦查策略制定模块用于制定侦查区域内的最优侦查策略。的最优侦查策略。的最优侦查策略。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的无人机资源调度控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及无人机资源调度
，具体为一种基于物联网的无人机资源调度控制系统及方法。

技术介绍

[0002]无人机已成为未来信息化条件下重要的发展方向，是集探测与侦查、识别与跟踪、规避与突防及电子干扰功能为一体的先进综合系统。在未来的发展趋势下，无人机将多用于执行侦查、跟踪、搜寻等任务，且当前无人机的应用不仅局限于单一的无人机操控，现有的无人机自动机库使得无人机在电量告急的情况下对无人机进行充电、换电等操作；
[0003]但是当前无人机在实际运用过程中会产生很多问题，如侦查目标短时间消失，导致这一问题的产生有多种情况，无论哪种情况无人机在进行目标搜寻的过程均会造成无人机电量的额外损耗，即便在无人机机库的协助下可以有效的解决无人机充电问题，但当产生异常的无人机在电量告急时仍有待侦查目标需要继续侦查时，如何调度其他无人机对异常无人机的待侦查目标进行协助侦查且以何种顺序进行侦查是目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的无人机资源调度控制系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于物联网的无人机资源调度控制方法，包括以下分析步骤：
[0007]步骤S1：获取历史同一侦查区域内对应无人机侦查队无异常的侦查数据和机库数据，无人机侦查队是指侦查队中至少包含两个无人机且侦查队中的无人机属于同质性无人机，侦查数据包括侦查路径、侦查目标、无人机电量和侦查位置，机库数据包含机库位置和机库状态；
[0008]步骤S2：基于步骤S1中的侦查数据和机库数据，分析无人机在侦查时间窗下的第一侦查电量消耗数据以及在过渡时间窗下的第二侦查电量消耗数据；侦查时间窗是指无人机在到达侦查目标处开始侦查时的停留时长，过渡时间窗是指无人机在执行相邻两个侦查目标时沿既定侦查路径的飞行时长；计算第一侦查电量消耗数据和第二侦查电量消耗数据是为了分析无人机在执行飞行任务且未遇到异常事件时的电量消耗情况，将这些数据作为基础数据，可以有效的分析实时无人机飞行情况的电量异常判断；
[0009]步骤S3：获取与历史侦查区域相同区域内的无人机实时侦查数据和实时机库数据，判断实时监测中是否存在意外事件，意外事件是指侦查目标丢失事件；并根据意外事件对应的调度方式分析无人机的实况电量指数以及任务完成指数；
[0010]步骤S4：基于步骤S3的实况电量指数和任务完成指数，分析无人机侦查队中无人机资源调度的优先级；
[0011]步骤S5：基于步骤S4中的优先级，制定该侦查区域内的最优侦查策略。
[0012]进一步的，步骤S2包括以下分析步骤：
[0013]获取无人机侦查队中第i个无人机在对第j个侦查目标执行任务时对应侦查时间窗内的无人机电量消耗值w
ij
，并生成第i个无人机的第一数据序列(L
i,
p
j
,w
ij
)；其中L
i
表示第i个无人机的侦查路径，p
j
表示第i个无人机数据序列下的第j个侦查目标对应的侦查时间窗；
[0014]获取无人机侦查队中第i个无人机在第j个侦查目标与第j+1个侦查目标间的过渡时间窗下的无人机电量消耗值e
ij
，并生成第j个无人机的第二数据序列(L
i
,q
j
,e
ij
)，其中q
j
表示第i个无人机数据序列下的第j个过渡时间窗；
[0015]无人机电量消耗值是指无人机到达侦查目标所处位置开始侦查工作到离开侦查目标结束侦查工作时的无人机电量差值；
[0016]利用公式计算相同无人机侦查路径下不同侦查时间窗对应的第一平均侦查电量消耗值w
i0
以及不同过渡时间窗对应的第二平均侦查电量消耗值e
i0
；
[0017][0018][0019]其中，n
i
表示第i个无人机对应侦查时间窗的总个数，即侦查目标的总个数；w
i0
表示第i个无人机对应的第一平均侦查电量消耗值，n≥j；(n
‑
1)
i
表示第i个无人机对应过渡时间窗的总个数，e
i0
表示第i个无人机对应的第二平均侦查电量消耗值；
[0020]则输出第一侦查电量消耗数据W1，W1＝(1/m)*[∑(w
i0
)]；其中m表示无人机侦查队中无人机的总个数，i≤m；输出第二侦查电量消耗数据W2，W2＝(1/m)*[∑(e
i0
)]。
[0021]分析第一侦查电量消耗数据是为了研究历史无意外侦查记录中无人机在执行任务路径中对侦查目标以及行径路径上单位时间内的电量消耗值，因为限定给出是同一侦查区域内的侦查路径，保证了实时路径与历史路径的高度一致性以及在监测目标与历史目标执行任务的内容相似度度高，控制了无人机电量消耗的变量一致性；使分析的历史数据可以有效的作为实时无人机电量监测的基础。
[0022]进一步的，步骤S3包括以下分析步骤：
[0023]获取无人机实时侦查数据，当无人机侦查目标丢失时，获取意外事件对应的调度方式；
[0024]意外事件对应的调度方式具体为：
[0025]获取无人机检测到侦查目标丢失时对应的侦查位置，在侦查位置处增强无人机探测设备功率，如果当前所处侦查位置存在电磁干扰从而导致侦查目标的丢失，则采取电子抗干扰措施；否则无人机采取扩大搜索范围措施；若仍无法搜寻到侦查目标，则输出该侦查目标已丢失；若无人机侦查路径中除去丢失侦查目标后存在待侦查目标，则无人机执行下一待侦查目标；若无人机侦查路径中除去丢失侦查目标后无待侦查目标，则无人机返航；
[0026]获取实时监测的无人机遇到意外事件执行调度方式中采取措施后的剩余电量值S1，措施包括单一电子抗干扰措施、单一扩大搜索范围措施和电子抗干扰措施与扩大搜索范围并行措施；设置无人机遇到意外事件所对应的侦查目标为异常目标，当无人机采取措施后找回异常目标，则输出实时任务完成指数为1，当无人机采取措施后未找回异常目标，
则输出实时完成任务指数为0；
[0027]获取实时监测的无人机除去异常目标外的待侦查目标个数k，当任务完成指数为1时，计算第一实况电量指数f1；当任务完成指数为0时，计算第二实况电量指数f2；
[0028][0029][0030]其中，p0表示历史数据中侦查时间窗的时长平均值，q0表示历史数据中过渡时间窗的时长平均值；W3表示根据历史侦查数据获取的侦查路径中最后一侦查目标执行任务完成后返回起点的电量消耗最大值。将返航的电量消耗设置为历史数据中的最大值是为了确保电量数据最大可行性。
[0031]分析实况电量指数是要确定发生意外事件时无人机在采取措施后的具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的无人机资源调度控制方法，其特征在于，包括以下分析步骤：步骤S1：获取历史同一侦查区域内对应无人机侦查队无异常的侦查数据和机库数据，所述无人机侦查队是指侦查队中至少包含两个无人机且侦查队中的无人机属于同质性无人机，所述侦查数据包括侦查路径、侦查目标、无人机电量和侦查位置，所述机库数据包含机库位置和机库状态；步骤S2：基于步骤S1中的侦查数据和机库数据，分析无人机在侦查时间窗下的第一侦查电量消耗数据以及在过渡时间窗下的第二侦查电量消耗数据；所述侦查时间窗是指无人机在到达侦查目标处开始侦查时的停留时长，所述过渡时间窗是指无人机在执行相邻两个侦查目标时沿既定侦查路径的飞行时长；步骤S3：获取与历史侦查区域相同区域内的无人机实时侦查数据和实时机库数据，判断实时监测中是否存在意外事件，所述意外事件是指侦查目标丢失事件；并根据意外事件对应的调度方式分析无人机的实况电量指数以及任务完成指数；步骤S4：基于步骤S3的实况电量指数和任务完成指数，分析无人机侦查队中无人机资源调度的优先级；步骤S5：基于步骤S4中的优先级，制定该侦查区域内的最优侦查策略。2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的无人机资源调度控制方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下分析步骤：获取无人机侦查队中第i个无人机在对第j个侦查目标执行任务时对应侦查时间窗内的无人机电量消耗值w
ij
，并生成第i个无人机的第一数据序列(L
i
,p
j
,w
ij
)；其中L
i
表示第i个无人机的侦查路径，p
j
表示第i个无人机数据序列下的第j个侦查目标对应的侦查时间窗；获取无人机侦查队中第i个无人机在第j个侦查目标与第j+1个侦查目标间的过渡时间窗下的无人机电量消耗值e
ij
，并生成第j个无人机的第二数据序列(L
i
,q
j
,e
ij
)，其中q
j
表示第i个无人机数据序列下的第j个过渡时间窗；所述无人机电量消耗值是指无人机到达侦查目标所处位置开始侦查工作到离开侦查目标结束侦查工作时的无人机电量差值；利用公式计算相同无人机侦查路径下不同侦查时间窗对应的第一平均侦查电量消耗值w
i0
以及不同过渡时间窗对应的第二平均侦查电量消耗值e
i0
；；其中，n
i
表示第i个无人机对应侦查时间窗的总个数，即侦查目标的总个数；w
i0
表示第i个无人机对应的第一平均侦查电量消耗值，n≥j；(n
‑
1)
i
表示第i个无人机对应过渡时间窗的总个数，e
i0
表示第i个无人机对应的第二平均侦查电量消耗值；则输出第一侦查电量消耗数据W1，W1＝(1/m)*[∑(w
i0
)]；其中m表示无人机侦查队中无人机的总个数，i≤m；输出第二侦查电量消耗数据W2，W2＝(1/m)*[∑(e
i0
)]。3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的无人机资源调度控制方法，其特征在于：所
述步骤S3包括以下分析步骤：获取无人机实时侦查数据，当无人机侦查目标丢失时，获取意外事件对应的调度方式；所述意外事件对应的调度方式具体为：获取无人机检测到侦查目标丢失时对应的侦查位置，在侦查位置处增强无人机探测设备功率，如果当前所处侦查位置存在电磁干扰从而导致侦查目标的丢失，则采取电子抗干扰措施；否则无人机采取扩大搜索范围措施；若仍无法搜寻到侦查目标，则输出该侦查目标已丢失；若无人机侦查路径中除去丢失侦查目标后存在待侦查目标，则无人机执行下一待侦查目标；若无人机侦查路径中除去丢失侦查目标后无待侦查目标，则无人机返航；获取实时监测的无人机遇到意外事件执行调度方式中采取措施后的剩余电量值S1，所述措施包括单一电子抗干扰措施、单一扩大搜索范围措施和电子抗干扰措施与扩大搜索范围并行措施；设置无人机遇到意外事件所对应的侦查目标为异常目标，当无人机采取措施后找回异常目标，则输出实时任务完成指数为1，当无人机采取措施后未找回异常目标，则输出实时完成任务指数为0；获取实时监测的无人机除去异常目标外的待侦查目标个数k，当任务完成指数为1时，计算第一实况电量指数f1；当任务完成指数为0时，计算第二实况电量指数f2；；当任务完成指数为0时，计算第二实况电量指数f2；其中，p0表示历史数据中侦查时间窗的时长平均值，q0表示历史数据中过渡时间窗的时长平均值；W3表示根据历史侦查数据获取的侦查路径中最后一侦查目标执行任务完成后返回起点的电量消耗最大值。4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的无人机资源调度控制方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下分析步骤：获取实况电量指数，所述实况电量指数包括第一实况电量指数f1和第二实况电量指数f2，设置实况电量指数阈值f0；当存在第一实况电量指数f1小于等于实况电量指数阈值f0且存在待侦查目标时，或第二实况电量指数f2小于等于实况电量指数阈值f0且存在待侦查目标时，传输无人机资源调度信号；当存在第一实况电量指数f1大于实况电量指数阈值f0时，或第二实况电量指数f2大于实况电量指数阈值f0时，传输继续侦查信号；当存在第一实况电量指数f1小于等于实况电量指数阈值f0且不存在待侦查目标时，或第二实况电量指数f2小于等于实况电量指数阈值f0且不存在待侦查目标时，传输机库资源调度信号；设遇到意外事件的无人机为异常无人机，当接收所述无人机资源调度信号时，获取异常无人机与无人机侦查队中非异常无人机的空间距离hi，计算平均空间距离h0，h0＝[1/(m
‑
1)]*(∑hi)；获取无人机侦查队中非异常无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晃，江磊，李继锋，朱文明，
申请(专利权)人：扬州宇安电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：