[发明专利]一种快速高精度的网络区域动态覆盖轨迹生成方法

说明书

本发明涉及一种快速高精度的网络区域动态覆盖轨迹生成方法，属于移动单元动态覆盖领域。首先通过探测点到移动单元中心相对距离的分段概率函数来构造移动单元监测准确度模型，根据传感器覆盖准确度计算覆盖不确定度；判断移动单元是否抵达覆盖点，若满足，则分别计算释放信息素和扩散信息素，最后对两者进行合成；找出合成信息素最大的坐标作为主扩散源并对其进行修正；计算移动单元到其他所有覆盖点的覆盖收益值，在与移动单元相连的所有位置中找到合成信息素最大的位置，沿着去往该位置的方向作为前进方向。本发明由于不计算全局最短路径，计算复杂度降低，可大大降低计算时间消耗。同时，方法使用全局信息传递的方式，保证了计算的高精度。

技术领域

本发明涉及移动单元动态覆盖领域，特别涉及一种快速高精度的网络区域动态覆盖轨迹生成方法。

背景技术

路网区域动态覆盖问题是一种新的持续最优化问题，也称作“路网持续监视”问题。它涉及如何规划一个具有一定覆盖能力的移动单元在由加权点和可行边组成的网络上连续移动的轨迹以取得最优的整体覆盖效果。这个问题在现实世界中具有广泛的应用场景，比如，无人地面车辆巡逻校园、民警在公路网执勤、巡检机器人进行基础设施检测、无人机在多站间连续搜索、船舶在河道中监测水文信息等。

在我们已申请的发明专利(一种地面移动单元路网区域巡逻问题建模与轨迹生成方法，CN201910593888.7)中，提出了一种新型的方法处理路网区域动态覆盖问题。尽管该方法在任何网络拓扑中均可取得高精度的计算结果，但该方法的计算复杂度高，计算时间慢，不适合实时在线规划，尤其在大型地图中。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种快速高精度的网络区域动态覆盖轨迹生成方法，该方法在保证较高精度的前提下，显著降低计算时间。

技术方案

一种快速高精度的网络区域动态覆盖轨迹生成方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：覆盖不确定度计算

步骤1.1、构造移动单元监测准确度模型：通过探测点到移动单元中心相对距离d的分段概率函数来构造移动单元监测准确度模型：

其中，d表示探测点到移动单元中心相对距离，d_c表示移动单元的完全覆盖范围的直径，d_l表示移动单元的可覆盖的直径极限；

步骤1.2、覆盖不确定度计算：

u_i(t)＝σ_i·(t_k-t_lvi)·(1-f_c)/t_lim (2)

其中，u_i(t)即为i点覆盖不确定度，σ_i表示i点覆盖权重，t_k表示当前时间，t_lvi表示无向图中第i个点上次被完全识别时的时间，t_lim为最大允许间隔时间，f_c为移动单元对第i个监测点的传感器覆盖准确度，通过公式1求得；

步骤2：移动单元位置识别

取移动单元在当前时刻t_k的位置坐标(x_t,y_t,z_t)，判断是否抵达其中一个覆盖点i，记坐标(x_i,y_i,z_i)，若达到覆盖点，即满足