[发明专利]基于动态规划的无人机协同消息传输方法

权利要求书

1.基于动态规划的无人机协同消息传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、定义状态函数，得到状态转移方程及状态转移方程的边界条件；

步骤二、采集所有时刻所有无人机的位置，并进行条件设置；

步骤三、计算无人机间的距离，得到每个无人机当前时刻可通信的邻居节点；

步骤四、根据状态转移方程得到当前时刻的传输下一跳，直至迭代更新完所有时刻，得到无人机每一时刻的最优消息传输对象；

其中，步骤一中，定义状态函数F(UAVID,TIME)，其中，UAVID表示无人机ID，定义地面站为特殊的UAVID为0，其他无人机的ID为1～n，n为执行任务的无人机的个数；TIME表示时刻，无人机在TIME时刻产生需发送到地面站的数据；F表示在TIME时刻无人机产生的数据最早到达地面站的时刻；

根据状态函数，分析得出状态转移方程：

其中，当前可与无人机i进行通信的节点为{neighbours}，即对于任意j∈{neighbours}，无人机j都可以与无人机i进行通信；t表示当前时刻，t+1表示下一时刻，函数F表示到达地面站的时刻最早，F(i,t+1)表示携带该数据到下一时刻，下一时刻的数据传输到地面站的最早时间，表示任意的邻居节点数据传输到地面站的最早时间；

得到状态转移方程的边界条件：

当i＝0时，F(0,t)＝t，该数据到达地面站的最早时刻为t；

当t≥T_max时，F(i,t)＝∞，即任务结束时还没有传递到地面站的数据最早传回地面站的时刻为无穷大，T_max表示任务的执行时间。

2.如权利要求1所述的基于动态规划的无人机协同消息传输方法，其特征在于：步骤二中，地面站根据无人机的运动轨迹得到所有无人机所有时刻的位置，设置无人机的ID，地面站ID，最大通信半径Range；设置当前时间为0时刻，任务执行结束时刻T_max，设定初始时刻等于T_max，由任务结束时刻往前回推，设置邻接矩阵d[n][n]表示无人机之间的距离，设置矩阵a[n][T_max]存储状态转移函数的值，设置数组next[n][T_max]表示每一时刻的下一跳选择。

3.如权利要求2所述的基于动态规划的无人机协同消息传输方法，其特征在于：步骤三中，计算t时刻任意无人机i与其余任意无人机j的欧式距离d_ij，若d_ij≤Range，则无人机i与无人机j可进行通信，将d_ij的值存入邻接矩阵d[i][j]中，并将j并入集合表示i的邻居节点集合；否则，令d[i][j]＝∞。

4.如权利要求3所述的基于动态规划的无人机协同消息传输方法，其特征在于：步骤四中，用Dijkstra算法计算以地面站为源点到其他所有无人机的最短距离，若最短距离存在，则该无人机i与地面站存在端到端连接，则F[i,t]＝t，a[i][t]＝t；否则a[i][t]＝∞；

根据状态转移方程，由任务结束时刻往前回推，首先比较所有a[i][t+1]和a[i][t]，若a[i][t+1]＜a[i][t]，则令a[i][t]＝a[i][t+1]，next[i][t]＝next[i][t+1]；然后比较a[i][t]和a[j][t]的值，若a[i][t]＜a[j][t]，则令a[j][t]＝a[i][t]，next[j][t]＝i；

将t往回退一个时刻，即令t＝t-1，并判断是否到达开始0时刻，若t＞0，重复步骤三和步骤四；否则结束操作。