一种无人机集群在不可靠环境下的动态部署方法技术

技术编号:41467366 阅读:18 留言:0更新日期:2024-05-30 14:22
本发明专利技术涉及一种无人机集群在不可靠环境下的动态部署方法,本发明专利技术属于无人机系统控制领域。该方法针对在大规模不可靠环境下协同作战无人机无法合理搜寻目标并调度无人机的问题,由于无人机数量以及能量有限,通信距离有限而无法长时间协同作战,无法预测其长期运行状态以进行整体规划。首先通过分析不可靠场景下的大规模目标调度问题,我们结合A*算法的思想,通过双权路径方案搜索无人机网络的中继点,直到所有目标以最少的无人机部署。然后提出一种可变时间窗口策略,在该策略下对多目标部署进行建模,将所有无人机调度到目标。为了解决不同网络拓扑下的调度和目标部署的死锁问题,通过调度矩阵对目标的饱和深度排序来解锁死锁任务。最后使用改进的人工免疫算法重新调度任务。这种动态部署方法保障了无人机搜索目标时的最优路径,使得无人机节点的移动幅度最小,新增无人机部署最少,最大限度地减少了能量消耗,同时解决多无人机的协同调度、环境的动态变化、无人机的低可靠性问题以及目标部署的效率问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无人机系统控制领域,具体而言,涉及一种无人机集群在不可靠环境下的动态部署方法


技术介绍

1、在当代,由于其经济可行性和部署灵活性,无人驾驶飞行器(uav)的采用激增。这些属性使无人机适用于土木工程、物联网传感器网络、移动边缘计算、搜索和救援等大量应用。在这些应用中,一个突出的是部署无人机作为空中基站,以促进通信服务。例如,在偏远地区建立地面通信系统可能因部署费用过高而受到阻碍,自然灾害或其他紧急情况可能破坏现有的地面站,或者网络流量突然激增可能导致地面站超载。

2、在面临不可靠环境的挑战时,无人机集群的动态部署需要借助先进的技术手段。这包括使用先进的通信技术如mesh网络和卫星通信以确保无人机之间的可靠信息传递,智能路径规划和动态调度算法以适应环境的不确定性,以及采用智能决策和适应性算法来使得集群具备实时决策的能力。此外,引入容错与自修复机制,例如冗余设计和自愈网络,有助于提高集群在设备故障或通信中断情况下的稳定性。安全与隐私保护技术,如加密通信和身份验证,用于保障系统的安全性。最后,实时感知与反应技术,包括先进传感器技术和实时本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种无人机集群在不可靠环境下的动态部署方法,其特征在于,降低了无人机群在协同作战时的能量消耗,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的结合A*算法通过双权路径方案搜索无人机网络的中继点方法,其特征在于,具有灵活的路径规划能力,能够适应不同的无人机网络拓扑和信号强度分布。该方法综合考虑了两个权值,即距离和信号强度。通过A*算法的节点扩展和路径选择阶段,同时考虑这两个权值,实现了对多跳无人机网络中继点的综合优化。在附图1中路径估算距离分为两段,在确定目标后,遍历自组网的每一个节点,比较当前节点到目标节点的位置与目标节点到目标位置的估算距离,估算当前路径还需要部署无人机的数量,...

【技术特征摘要】

1.一种无人机集群在不可靠环境下的动态部署方法,其特征在于,降低了无人机群在协同作战时的能量消耗,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的结合a*算法通过双权路径方案搜索无人机网络的中继点方法,其特征在于,具有灵活的路径规划能力,能够适应不同的无人机网络拓扑和信号强度分布。该方法综合考虑了两个权值,即距离和信号强度。通过a*算法的节点扩展和路径选择阶段,同时考虑这两个权值,实现了对多跳无人机网络中继点的综合优化。在附图1中路径估算距离分为两段,在确定目标后,遍历自组网的每一个节点,比较当前节点到目标节点的位置与目标节点到目标位置的估算距离,估算当前路径还需要部署无人机的数量,随后比较所有路径节点寻找双权重最短路径。

3.根据权利要求1所述的在可变时间窗口策略下对多目标部署进行建模,其特征在于,结合实际场景考虑了任务和目标的时间约束,使得问题更贴近实际应用情境。在实际网络中根据无人机节点的通信范围分为了单跳网络与多跳网络,分别对这两种网络下的目标调度部署进行建模。后期可以将模型转化为动...

【专利技术属性】
技术研发人员:李永刚庞宏宇李浩然付培德
申请(专利权)人:重庆邮电大学
类型:发明
国别省市:

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