1.应急通信下无人机集群持续通信覆盖方法,其特征在于,在具有多个固定应急任务点和一个远端充基电站的应急救援任务中,执行下列步骤:构建多人机树状回传网络以保证与充电基站的连接:执行应急救援任务的无人集群的每一架无人机作为一个节点,其中的K架无人机通过悬停的方式为各应急任务点提供一对一的通信接入服务,其余无人机提供中继服务或作为冗余无人机;其中,K的取值与应急任务点数量相同;
基于无人机离开充电基站的离开时间,将多人机树状回传网络划分为多条轮转路径,且同一条轮转路径上相邻无人机间的时间间隔相同;
对执行应急救援任务的无人集群中的每一架无人机,若其停留于充电基站,则将其定义为休眠状态,否则将其定义为工作状态;且将休眠状态的无人机状态值置为0,工作状态的无人机状态值置为1;
对所述无人机集群中的任意无人机,基于其无人机状态值与无人机工作功率的乘积得到无人机的瞬时能耗;基于所有任务持续时间T内的所有无人机的瞬时能耗得到任务总能耗Eall;
在给定的约束条件下,以最小化任务总能耗Eall为优化目标,基于优化求解结果对应的无人机的接入服务分配A、无人机轨迹Q和网络拓扑N得到应急通信部署结果;
所述给定的约束条件包括:单无人机能耗约束、一对一的接入服务约束、轮转路径的时间间隔约束和多人机树状回传网络的网络连接约束;
其中,
单无人机能耗约束具体为:无人机的当前剩余存储能量不低于当前工作能量阈值;
无人机的当前剩余存储能量为:无人机的最大存储能量Emax与当前已有能量消耗的差;
当前已有能量消耗为无人机在当前时刻距离最近一次从充电基站出发的时长Ti(t)与无人机工作功率Pω的乘积;
当前工作能量阈值为:无人机当前位置与充电基站位置的位置间距与无人机飞行速度的比值与无人机工作功率Pω的乘积;
一对一的接入服务约束具体为:
定义αk,i(t)表示无人机i在t时刻为第k个应急任务点提供通信接入服务的二进制决策变量,若提供通信接入服务,则αk,i(t)=1;否则αk,i(t)=0;
在求解最小总能耗Eall时,αj,i(t)满足:
其中,I表示执行应急救援任务的无人集群;
轮转路径的时间间隔约束具体为:
每一条轮转路径的时间间隔Δtr大于或等于预置的最小时间间隔Tinterval,其中,r为轮转路径标识符;
多人机树状回传网络的网络连接约束包括:网络中的节点可通、充电基站和所有提供接入服务的无人机在任何时刻均被包含在多无人机树状回传网络的拓扑和网络的无环树约束;
其中,网络中的节点可通具体为:
定义μp,q(t)表示t时刻网络中的两个节点p和q之间是否构建网络连接的二进制决策变量,若构建,则μp,q(t)=1;否则μp,q(t)=0;
在求解最小总能耗Eall时,μp,q(t)满足:
其中,U表示节点集,U=I∪{station},station表示充电基站;辅助量zp,q(t)的取值取决于节点p,q的位置和无人机最大中继距离D,其表示为:其中,Lp(t)、Lq(t)分别表示节点p,q在t时刻的位置;
充电基站和所有提供接入服务的无人机在任何时刻均被包含在多无人机树状回传网络的拓扑具体为:定义μi,station(t)表示无人机i在t时刻与充电基站station之间是否构建网络连接的二进制决策变量,若构建,则μi,station(t)=1;否则μi,station(t)=0;
在求解最小总能耗Eall时,多无人机树状回传网络的拓扑约束满足:其中,μj,i(t)表示t时刻提供接入服务的无人机j和i之间是否构建网络连接的二进制决策变量,若构建,则μj,i(t)=1;否则μj,i(t)=0。
2.如权利要求1所述的应急通信下无人机集群持续通信覆盖方法,其特征在于,网络的无环树约束具体为:其中,S表示多无人机树状回传网络的任一网络节点子集。
3.如权利要求1所述的应急通信下无人机集群持续通信覆盖方法,其特征在于,在给定的约束条件下,将最小化任务总能耗Eall的优化目标变换为:其中,R表示轮转路径集,Δtr表示第r条轮转路径的时间间隔。
4.如权利要求1所述的应急通信下无人机集群持续通信覆盖方法,其特征在于,在给定的约束条件下,在一个给定的轮转路径上通过最大化该轮转路径上的时间间隔Δtr来实现当前轮转路径的最小任务总能耗,其中,最大化该轮转路径上的时间间隔Δtr具体为:其中,b表示一条轮转路径上的非固定节点的悬停时间,x、y分别表示当前轮转路径上的固定节点、非固定节点的个数,Tmax表示无人机的最大工作时长,g表示无人机沿当前轮转路径从充电基站出发至返回过程中的总飞行时长,l表示无人机在最大中继距离D上飞行所需的时长。
5.如权利要求1至4任一项所述的应急通信下无人机集群持续通信覆盖方法,其特征在于,在给定约束条件下,采用最大最小蚁群算法对优化目标进行优化求解。