利索能及
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专利号: 201910778615X
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多无人平台通信能耗的多阶段多目标优化方法,其特征在于,所述优化方法由计算机执行,包括以下步骤:S1、基于无人平台编队的二维队形和无人平台的初始能量获取通信网络;

S2、基于所述通信网络获取加权有向图;

S3、基于所述加权有向图获取二维线性无关图;

S4、基于所述二维线性无关图获取无人平台编队的信息交互拓扑;

S5、将所述无人平台编队的信息交互拓扑发送给无人平台,并记录初始时间;

S6、记录无人平台的每一个工作时间,基于所述初始时间和所述每一个工作时间获取无人平台的实时时间差;

S7、当所述实时时间差大于预设的调度周期时,获取每个无人平台的剩余能量,并判断:每个无人平台的剩余能量是否均大于维持无人平台工作的最低能量;

若满足条件,则基于所述二维队形和所述剩余能量生成当前时间的无人平台编队的信息交互拓扑;将所述无人平台编队的信息交互拓扑更新为当前时间的无人平台编队的信息交互拓扑,将所述初始时间更新为当前时间,并跳转到S5中,重复步骤S5-S7;

若不满足条件,则命令无人平台停止工作。

2.如权利要求1所述的优化方法,其特征在于,在S2中,所述加权有向图的获取方法为:获取所述通信网络的第一最小树形图,并将所述第一最小树形图中的弧及其反向弧从所述通信网络中删除,得到第一通信网络;

获取所述第一通信网络的第二最小树形图,并将所述第二最小树形图中的弧及其反向弧从所述第一通信网络中删除,得到第二通信网络;

将所述第一最小树形图和所述第二最小树形图合并,获得所述加权有向图。

3.如权利要求2所述的优化方法,其特征在于,在S3中,所述二维线性无关图的获取方法为:S301、按照权值从高到低的顺序对所述加权有向图中的弧进行排序,赋值h=1;

S302、判断所述加权有向图中的弧的数量是否大于所述加权有向图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩r,若满足条件,删除所述加权有向图中的第h条弧,得到第一加权有向图;

若不满足条件,则所述加权有向图即为二维线性无关图;

S303、判断所述第一加权有向图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩是否小于r,若满足条件,则将所述第h条弧重新加入到第一加权有向图中,得到第二加权有向图;若不满足条件,则不进行处理,得到第二加权有向图;

S304、更新h的取值;

S305、判断所述第二加权有向图中的弧的数量是否大于r,若满足条件,则将所述加权有向图中的数据更新为所述第二加权有向图中的数据,并跳转到步骤S302,重复步骤S302-S305;若不满足条件,则所述第二加权有向图即为二维线性无关图。

4.如权利要求3所述的优化方法,其特征在于,在S4中,所述无人平台编队的信息交互拓扑的获取方法为:S401、判断所述二维线性无关图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩r0和所述二维线性无关图的节点集合V是否满足r0<2×|V|-3,若满足条件,按照权值从低到高的顺序对所述第二通信网络中的弧进行排序,获取所述第二通信网络中的第k条弧aij,其中,k=1;若不满足条件,则所述二维线性无关图即为无人平台编队的信息交互拓扑;

S402、判断所述二维线性无关图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩r0和所述二维线性无关图的节点集合V是否满足r0<2×|V|-3,若不满足条件,则所述二维线性无关图即为无人平台编队的信息交互拓拓扑;

若满足条件,则判断:所述第k条弧aij的终点vj在所述二维线性无关图中的入度是否小于2并且所述第k条弧aij的反向弧aji是否不在所述二维线性无关图中,若两个条件均满足,将所述第k条弧aij添加到所述二维线性无关图中,得到第一二维线性无关图,并跳转到步骤S403;若两个条件不能全部满足,则更新k的取值,并重复步骤S402;

S403、判断所述第一二维线性无关图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩是否为满秩,若不满足条件,则将所述第k条弧aij从所述第一二维线性无关图中删除,得到第二二维线性无关图,且,令r1=r0;若满足条件,则令r1=r0+1,保留所述第k条弧aij,得到第二二维线性无关图;

S404、更新所述k的取值;

S405、判断所述r1是否满足r1<2×|V|-3,若满足条件,则将所述二维线性无关图中的数据更新为所述第二二维线性无关图中的数据,并跳转到步骤S402,重复步骤S402-S405;若不满足条件,则所述第二二维线性无关图即为无人平台编队的信息交互拓扑。

5.一种多无人平台通信能耗的多阶段多目标优化装置,其特征在于,所述优化装置包括计算机,所述计算机包括:至少一个存储单元;

至少一个处理单元;

其中,所述至少一个存储单元中存储有至少一条指令,所述至少一条指令由所述至少一个处理单元加载并执行以实现以下步骤:S1、基于无人平台编队的二维队形和无人平台的初始能量获取通信网络;

S2、基于所述通信网络获取加权有向图;

S3、基于所述加权有向图获取二维线性无关图;

S4、基于所述二维线性无关图获取无人平台编队的信息交互拓扑;

S5、将所述无人平台编队的信息交互拓扑发送给无人平台,并记录初始时间;

S6、记录无人平台的每一个工作时间,基于所述初始时间和所述每一个工作时间获取无人平台的实时时间差;

S7、当所述实时时间差大于预设的调度周期时,获取每个无人平台的剩余能量,并判断:每个无人平台的剩余能量是否均大于维持无人平台工作的最低能量;

若满足条件,则基于所述二维队形和所述剩余能量生成当前时间的无人平台编队的信息交互拓扑;将所述无人平台编队的信息交互拓扑更新为当前时间的无人平台编队的信息交互拓扑,将所述初始时间更新为当前时间,并跳转到S5中,重复步骤S5-S7;

若不满足条件,则命令无人平台停止工作。

6.如权利要求5所述的优化装置,其特征在于,在S2中,所述加权有向图的获取方法为:获取所述通信网络的第一最小树形图,并将所述第一最小树形图中的弧及其反向弧从所述通信网络中删除,得到第一通信网络;

获取所述第一通信网络的第二最小树形图,并将所述第二最小树形图中的弧及其反向弧从所述第一通信网络中删除,得到第二通信网络;

将所述第一最小树形图和所述第二最小树形图合并,获得所述加权有向图。

7.如权利要求6所述的优化装置,其特征在于,在S3中,所述二维线性无关图的获取方法为:S301、按照权值从高到低的顺序对所述加权有向图中的弧进行排序,赋值h=1;

S302、判断所述加权有向图中的弧的数量是否大于所述加权有向图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩r,若满足条件,删除所述加权有向图中的第h条弧,得到第一加权有向图;

若不满足条件,则所述加权有向图即为二维线性无关图;

S303、判断所述第一加权有向图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩是否小于r,若满足条件,则将所述第h条弧重新加入到第一加权有向图中,得到第二加权有向图;若不满足条件,则不进行处理,得到第二加权有向图;

S304、更新h的取值;

S305、判断所述第二加权有向图中的弧的数量是否大于r,若满足条件,则将所述加权有向图中的数据更新为所述第二加权有向图中的数据,并跳转到步骤S302,重复步骤S302-S305;若不满足条件,则所述第二加权有向图即为二维线性无关图。

8.如权利要求7所述的优化装置,其特征在于,在S4中,所述无人平台编队的信息交互拓扑的获取方法为:S401、判断所述二维线性无关图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩r0和所述二维线性无关图的节点集合V是否满足r0<2×|V|-3,若满足条件,按照权值从低到高的顺序对所述第二通信网络中的弧进行排序,获取所述第二通信网络中的第k条弧aij,其中,k=1;若不满足条件,则所述二维线性无关图即为无人平台编队的信息交互拓扑;

S402、判断所述二维线性无关图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩r0和所述二维线性无关图的节点集合V是否满足r0<2×|V|-3,若不满足条件,则所述二维线性无关图即为无人平台编队的信息交互拓扑;

若满足条件,则判断:所述第k条弧aij的终点vj在所述二维线性无关图中的入度是否小于2并且所述第k条弧aij的反向弧aji是否不在所述二维线性无关图中,若两个条件均满足,将所述第k条弧aij添加到所述二维线性无关图中,得到第一二维线性无关图,并跳转到步骤S403;若两个条件不能全部满足,则更新k的取值,并重复步骤S402;

S403、判断所述第一二维线性无关图对应的加权无向图的刚度矩阵的秩是否为满秩,若不满足条件,则将所述第k条弧aij从所述第一二维线性无关图中删除,得到第二二维线性无关图,且,令r1=r0;若满足条件,则令r1=r0+1,保留所述第k条弧aij,得到第二二维线性无关图;

S404、更新所述k的取值;

S405、判断所述r1是否满足r1<2×|V|-3,若满足条件,则将所述二维线性无关图中的数据更新为所述第二二维线性无关图中的数据,并跳转到步骤S402,重复步骤S402-S405;若不满足条件,则所述第二二维线性无关图即为无人平台编队的信息交互拓扑。