[发明专利]一种基于无人机群的无线传感网数据收集方法

权利要求书

1.一种基于无人机群的无线传感网数据收集方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：设置监测任务；传感器节点部署后，根据无人机个数将待监测区域划分成包括同样无人机个数的子区域，每个无人机在其对应的子区域内按照预设路线探查整个子区域，并周期性广播监测任务；传感器收到监测任务后返回带自身当前位置信息的确认消息，传感器配置监测任务后开始监测数据；

步骤S2：每个无人机通过无线自组网交换各自子区域内的传感器节点的位置信息，使得每个无人机都得到整个监测区域的传感器节点的位置信息；

步骤S3：计算无人机无线传输范围；计算每个无人机与各自子区域中传感器的最大通信距离，将所有无人机的最大通信距离取平均值作为无人机在该区域的无线传输范围R；

步骤S4：计算整个监测区域中每个传感器节点在半径R范围内的传感器节点个数，作为该传感器节点在R邻域内的密度值；

步骤S5：根据S4中每个传感器节点的位置及其R邻域内的密度值选取无人机的候选航路点，并得到无人机候选航路点集合P；

步骤S6：设L_max是无人机在时延内的最长飞行距离，根据步骤S5中的候选航路点、每个候选航路点的密度值、候选航路点之间的距离以及L_max，生成每个无人机的飞行路径回路；

步骤S7：每个无人机根据各自的飞行路径回路进行飞行，并在飞行过程根据传感器的最新位置调整飞行路线。

2.根据权利要求1所述的一种基于无人机群的无线传感网数据收集方法，其特征在于：步骤S3具体包括以下步骤：

步骤S31：假设无人机i收到传感器节点j返回确认消息时的位置为UL_ij(u_x,u_y)，确认消息中传感器的位置为L_j(l_x,l_y)，根据欧几里得公式计算UL_ij和L_j之间的距离d_ij；对于每个无人机，计算它与自身收到的每个确认消息中传感器的距离；

步骤S32：设有K个无人机，将作为无人机在该区域的无线传输范围R。

3.根据权利要求1所述的一种基于无人机群的无线传感网数据收集方法，其特征在于：步骤S5具体包括以下步骤：

步骤S51：设整个监测区域所有传感器节点集合为S，将每个传感器节点按其密度值降序排列；

步骤S52：从S中将密度值最大的传感器节点作为第一个候选航路点，并将其R邻域内的传感器节点从S中删除；

步骤S53：继续从S中将密度值最大的传感器节点作为下一个候选航路点，并将其R邻域内的传感器节点从S中删除；

步骤S54：重复步骤S53，直至S为空集，得到无人机候选航路点集合P。

4.根据权利要求1所述的一种基于无人机群的无线传感网数据收集方法，其特征在于：步骤S6具体包括以下步骤：

步骤S61：从无人机候选航路点集合P中选择第一个无人机的航路点，并通过旅行商问题的近似算法生成第一个无人机的飞行路径回路，再将飞行路径回路上的航路点从P中删除；

步骤S62：继续从P中选择下一个无人机的航路点，并通过旅行商问题的近似算法生成下一个无人机的飞行路径回路，将该飞行路径回路上的航路点从P中删除；

步骤S63：重复步骤S62，直至所有无人机的飞行路径回路都已被生成。

5.根据权利要求4所述的一种基于无人机群的无线传感网数据收集方法，其特征在于：步骤S61中，从P中选择第一个无人机航路点的方法是：将P中密度值最大的候选航路点选为起点，若起点的半径为的邻域内有其他候选航路点，则将它们按其密度值降序排列并从起点开始依次连接它们，直到路径长度大于则第一个无人机航路点为路径上不包括最后一个连接的候选航路点的节点集合。

6.根据权利要求1所述的一种基于无人机群的无线传感网数据收集方法，其特征在于：所述传感器节点为固定传感器节点或移动传感器节点。