1.一种无人机系统联合充电站部署及路由选择方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1:建模无人机执行任务源点及目的点集合;
S2:建模无人机飞行区域;
S3:建模充电站部署变量;
S4:建模无人机充电变量;
S5:建模无人机路由选择变量;
S6:建模无人机系统联合充电站部署及路由选择限制条件;
S7:建模无人机执行任务所需总时延;
S8:基于无人机执行任务所需总时延最小化,确定无人机系统联合充电站部署及路由选择策略。
2.根据权利要求1所述的无人机系统联合充电站部署及路由选择方法,其特征在于,步骤S1中,所述建模无人机执行任务源点及目的点集合具体包括:考虑多个无人机分别执行任务,Uk表示第k个无人机,1≤k≤K,K为无人机总数,令无人机执行任务源点及目的点集合分别为S={S1,S2,...,SK}及D={D1,D2,...,DK},其中,Sk为无人机Uk执行任务源点,Dk为无人机Uk执行任务目的点。
3.根据权利要求2所述的无人机系统联合充电站部署及路由选择方法,其特征在于,步骤S2中,所述建模无人机飞行区域具体包括:对各无人机源点及目的点之间区域进行二维离散化,建模为二维网格,其中,网格中第i行第j列节点为Ni,j,和 分别为网格中行、列的最大点数,令Δx和Δy分别为网格行、列相邻点之间距离;
令Sk和Dk对应网格中节点分别为 及 1≤k≤K。
4.根据权利要求3所述的无人机系统联合充电站部署及路由选择方法,其特征在于,步骤S3中,所述建模充电站部署变量具体包括:将充电站部署于无人机执行任务源点及目的点之间区域内,令可部署充电站集合为C={C1,C2,...,CM},其中,M为充电站总数;令yi,j,m为充电站部署变量,若网格中节点Ni,j处部署充电站Cm,yi,j,m=1,否则,yi,j,m=0,
1≤m≤M。
5.根据权利要求4所述的无人机系统联合充电站部署及路由选择方法,其特征在于,步骤S4中,所述建模无人机充电变量具体包括:令xk,m为无人机充电变量,若无人机Uk经过充电站Cm进行充电,则xk,m=1,否则,xk,m=0;并令 表示无人机Uk在Cm处充电所需时间,1≤k≤K,1≤m≤M。
6.根据权利要求5所述的无人机系统联合充电站部署及路由选择方法,其特征在于,步骤S5中,所述建模无人机路由选择变量具体包括:令 为无人机路由选择变量,若无人机Uk经过节点 到达节点 则 否则, 1≤k≤K,
7.根据权利要求6所述的无人机系统联合充电站部署及路由选择方法,其特征在于,步骤S6中,所述建模无人机系统联合充电站部署及路由选择限制条件具体包括:(1)建模充电站部署限制条件:任意一个节点处最多部署一个充电站且每个充电站最多部署在一个节点处,即:(2)建模无人机路由选择限制条件:各节点需满足保持流守恒,若节点 则若节点 则 若节点 且
则 无人机以各充电站为中继节点执行路由策
略,若 则
(3)建模无人机Uk飞行距离限制条件:若 则 其中, 为无人机Uk单次充满电后最大飞行距离, 表示无人机飞行线路上两节点 和 间飞行距离,建模为
8.根据权利要求7所述的无人机系统联合充电站部署及路由选择方法,其特征在于,步骤S7中,所述无人机执行任务所需总时延建模为其中,Tk为无人机Uk自执行任务源点到达目的点所需总时间,建模为其中, 为无人机Uk自执行任务源点到达目的点所需飞行时间,建模为其中, 为无人机Uk从节点 飞行至节点 所需飞行时间,建模vk为无人机Uk的飞行速度;
为无人机Uk自执行任务源点到达目的点所需充电时间,建模为
9.根据权利要求8所述的无人机系统联合充电站部署及路由选择方法,其特征在于,步骤S8中,所述基于无人机执行任务所需总时延最小化部署充电站,优化确定无人机路由选择,即 其中 分别为无人机Uk执行任务所需总时延最小的最优充电策略、充电站部署策略及路由选择策略。