[发明专利]一种基于子网络协同的无人机数据收集方法

说明书

本发明公开了一种基于子网络协同的无人机数据收集方法，其特征在于：包括以下步骤：位于地面的节点之间交互信息，使能够通信的节点组成子网络，同时属于同一子网络的节点存储该子网络所有节点的信息；无人机飞行至不同节点上空获取子网络信息，所述子网络信息为某一节点和该节点所处子网络的隶属关系；无人机根据获取的子网络信息，选择悬停点以覆盖所有子网络，并迭代优化悬停点的选择以缩短无人机飞行路径，直至路径无法进一步被缩短，最终生成悬停点和无人机飞行路径；无人机按照路径飞行采集数据。本发明能够大幅度减少无人机在采集地面节点数据过程中的飞行长度，并且以较短的计算时间来获取新规划的路径。

技术领域

本发明属于无线网络技术领域，特别涉及无人机访问地面节点数据时的路径规划方法。

背景技术

无人机是信息时代高技术含量的产物。随着无人机研发技术逐渐成熟，制造成本大幅降低，无人机在各个领域得到了广泛应用，除军事用途外，还包括农业植保、电力巡检、警用执法、地质勘探、环境监测、森林防火以及影视航拍等民用领域，且其适用领域还在迅速拓展。通常无人机因其高移动性被广泛用于对地面节点的数据收集工作，需配合各类地面节点进行使用，基于此无人机的飞行路径优化对于节能和节省时间尤其重要。

传统的利用无人机采集地面数据的方法，将地面节点作为孤立的数据点，在规划无人机的路径时使用经典的旅行商问题的规划方法，其缺点在于，当地面节点较多时，无人机路径长度会明显加长。在无人机能量有限的前提下，无法完成飞行任务。本发明充分利用地面节点之间的协同，将能够互相联通的节点的提前组网，无人机只需要经过其中一个点即可将子网络的数据收集，可显著降低无人机的飞行长度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于子网络协同的无人机数据收集方法，根据所考虑的应用场景，收集地面节点节点数据时无人机的飞行路径进行规划，使得无人机的飞行路径大幅度减少从而达到节能的效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于子网络协同的无人机数据收集方法，包括以下步骤：

(1)位于地面的节点之间交互信息，使能够通信的节点组成子网络，同时属于同一子网络的节点存储该子网络所有节点的信息；

(2)无人机飞行至不同节点上空获取子网络信息，所述子网络信息为某一节点和该节点所处子网络的隶属关系；

(3)无人机根据获取的子网络信息，选择悬停点以覆盖所有子网络，并迭代优化悬停点的选择以缩短无人机飞行路径，直至路径无法进一步被缩短，最终生成悬停点和无人机飞行路径；

(4)无人机按照路径飞行采集数据。

所述步骤(1)具体包括：

(1.1)每个节点尝试建立以自身为根的最短路径树，在网络中广播消息；广播消息的格式包括根节点标识、发送节点的标识、发送节点距离根节点的跳数；

(1.2)当节点接收到源自两个不同根节点的广播消息时，选择编号小的根节点作为最短路径树，替其转发广播消息，忽略源自其它根节点的广播消息；

(1.3)若一个节点始终未更改最短路径树的根，即最短路径树的根为自身，则其为子网络的根节点；此时，该节点广播信息收集子网络的节点编号；

(1.4)根节点在接收到子网络中其它节点的编号后，将所有编号广播给其它节点，使得子网络中的所有节点均知悉本子网络中包含哪些节点。

所述步骤(2)具体包括：

(2.1)无人机维护一个未访问的节点的集合，初始状态时，所有节点均为未访问节点；

(2.2)无人机从未访问节点中，挑选一个离自身当前位置最近的节点，飞至该节点上空，与该节点通信，获取该节点所属子网络信息；