[发明专利]基于能耗公平的无人机协同侦察路径规划方法

权利要求书

1.一种基于能耗公平的无人机协同侦察路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将地面目标点网络构建为完全无向图G＝(V,E)，其中，V中的每个顶点表示要覆盖的目标点，E中的每条边代表无人机要飞行的路径；

步骤2、利用旅行商问题的算法，计算一条覆盖所有目标点的路径，使其总的能量消耗最小；

步骤3、利用路径分解算法将N个侦察目标点分配给K架无人机并得到每架无人机的初始路径，具体步骤为：

步骤3.1、根据步骤2得到的路径，计算运动能耗w(v_j,v_j+1)、悬停和通信能耗h(v_j)以及总能耗W(C)，v_j∈V表示目标点；

步骤3.2、计算路径分解向量B＝(B₁,...,B_i,...,B_K)，其中K为无人机数量；

步骤3.3、根据步骤2得到的路径，建立目标点和路径的组合序列VE＝(ve₀＝v₀,ve₁＝e(v₀,v₁),ve₂＝v₁,ve₃＝e(v₁,v₂),...,ve_2n+1＝v₀)，其中v_m表示目标点，e(v_m,v_m+1)表示目标点v_j和v_j+1之间的路径；

步骤3.4、计算目标点和路径的子序列(ve_o,ve₁,...,ve_j(i))的总权重wh(ve_o,ve₁,ve₂,ve₃,...,ve_j(i))＝h(ve₀)+w(ve₁)+h(ve₂)+w(ve₃)+....+h(ve_j(i))/w(ve_j(i))，其中h(ve_2j)为悬停和通信能耗之和，w(ve_2j+1)为运动能耗；

步骤3.5、根据判定条件wh(ve_o,ve₁,...,ve_j(i))≤B_i，在VE序列中寻找路径分界点ve_j(i)，1≤i≤K；

如果路径分界点ve_j(i)是边，则将该边删除，ve_j(i)＝ve_j(i)-1作为无人机i初始路径的终点，ve′_j(i)＝ve_j(i)+1作为无人机i+1初始路径的起始点；

如果路径分界点ve_j(i)是点，则ve_j(i)＝ve_j(i)-2作为无人机i初始路径的终点，ve′_j(i)＝ve_j(i)作为无人机i+1初始路径的起始点；

步骤3.6、重复步骤3.5，直到i＝K，得到K架无人机路径片段C＝{C₁,...,C_i,...,C_K}，其中C_i为无人机i的初始路径，即C_i＝(ve′_j(i-1),...,ve_j(i))；

步骤4、将每架无人机的初始路径，加上无人机从起点飞行到侦察区域的路径，构成K架无人机的闭合路径。

2.根据权利要求1所述的基于能耗公平的无人机协同侦察路径规划方法，其特征在于，运动能耗具体为：

w(v_j,v_j+1)＝Q·l

其中，Q为单位长度能量消耗率；l为无人机飞行的路径长度；

悬停能耗为：

其中，为无人机在目标点j消耗的悬停能量；P_hv为无人机悬停时的功率；t_j为无人机在目标点j的悬停时间；

通信能耗为：

其中，e_tx是1bit的数据量传输1米所需要的能量；α是传输介质的路径损耗指数，d_i,R为侦察无人机i与中继无人机R之间的距离；

总能耗W(C)由运动、悬停和通信能耗三部分组成，具体为：

其中UT_i是无人机i的轨迹。