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专利号: 2023111573311
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种面向数据采集的多无人机路径规划方法,其特征在于,包括以下步骤:将无人机传感器节点分为若干个簇,通过所述若干个簇进行数据采集,获取簇组数据采集的过程和无人机路径;

对所述簇组数据采集的过程进行相关性优化,获得分簇问题的解;

对无人机路径进行优化,获得无人机路径优化解;

基于所述分簇问题的解和所述无人机路径优化解对多无人机的路径进行规划。

2.根据权利要求1所述的面向数据采集的多无人机路径规划方法,其特征在于,所述获取簇组数据采集的过程的过程包括:将所述无人机传感器节点分为若干个簇,对所述若干个簇中的节点进行选取,获得若干个簇的簇头;

通过所述若干个簇的簇头采集若干个簇内无人机收集的信息,获得所述簇组数据采集的过程。

3.根据权利要求2所述的面向数据采集的多无人机路径规划方法,其特征在于,所述获得分簇问题的解的过程包括:将传感器节点在满足最大簇成员数量约束条件下随机划分为若干个分簇,得到初始化联盟集合;

将所述初始化联盟集合中的无人机和传感器节点进行交换,获得交换操作联盟;

增加空元素,将所述空元素添加至所述初始化联盟集合中的无人机和传感器节点进行交换的过程中继续进行交换,获得所述分簇问题的解。

4.根据权利要求2所述的面向数据采集的多无人机路径规划方法,其特征在于,对所述簇组数据采集的过程进行相关性优化表示为:其中,φi→j表示为协方差, 表示为传感器节点i的跟踪数据, 表示为节点j的跟踪数据,Di,j为节点i到节点j之间的距离,δ和κ决定两个传感器节点之间的距离值对数据相关性的影响程度。

5.根据权利要求1所述的面向数据采集的多无人机路径规划方法,其特征在于,所述获得无人机路径优化解的过程包括:获取最小化信息年龄,基于所述最小化信息年龄构建改进Ant‑Q的CGG算法;

基于所述改进Ant‑Q的CGG算法对多无人机的路径进行优化,获得所述无人机路径优化解。

6.根据权利要求5所述的面向数据采集的多无人机路径规划方法,其特征在于,所述最小化信息年龄的表达式为:Δi(t)=Ti,w(t)+n(Ti,p(t)+Ti,f(t));

其中,Δi(t)表示为节点i的最小化信息年龄,Ti,w(t)表示为节点i数据从产生到被无人机采集前的等待时间,Ti,p(t)表示为为无人机采集节点i所在CH数据包的上传时间,Ti,f(t)表示为节点i所在CH的无人机飞行总时间。

7.根据权利要求5所述的面向数据采集的多无人机路径规划方法,其特征在于,所述改进Ant‑Q的CGG算法中的效用函数的表达式为:UK,t(xK,t(u,i))=Tw,av+(i‑1)·Tf(xK,t(u,i));

其中,UK,t(xK,t(u,i))表示为t时刻各UAV采集所有CH的效用总和,Tw,av表示为节点i从产生到被采集前的等待时间,固定值,Tf(xK,t(u,i))表示为节点i所在CH的无人机飞行总时间。

8.根据权利要求1所述的面向数据采集的多无人机路径规划方法,其特征在于,基于所述分簇问题的解和所述无人机路径优化解对多无人机的路径进行规划的过程包括:将多无人机路径规划的优化目标转化为传感器节点分簇优化目标和最优最小化信息年龄的无人机路径规划优化目标;

基于所述分簇问题的解将所述传感器节点分簇优化目标进行优化,获得分簇相关度优化解;

基于所述无人机路径优化解对所述最优最小化信息年龄的无人机路径规划优化目标进行优化,获得信息获取的解。