[发明专利]基于动态规划的无人机协同消息传输方法

说明书

基于动态规划的无人机协同消息传输方法，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。本发明运用动态规划的思想将问题拆分，定义问题状态和状态之间的关系，使问题能够以递推的方式去解决，从而得知无人机在哪一时刻将消息传输给哪一跳无人机所产生的消息延迟最小，从而减少消息传输的时间延迟，减少因消息传输“乒乓效应”带来的能源损耗。

技术领域

本发明属于无人机的通信领域，具体涉及基于动态规划的无人机协同消息传输方法，通过将动态规划思想运用到基于任务驱动的无人机协同消息传输中，减少了无人机消息传输的延迟时间，减少了因传输“乒乓效应”而造成的资源浪费。

背景技术

无人机是全球新一轮科技革命和产业革命的热点，其产业发展关乎国家利益、公民权益。由于无人机具有成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等特征，特别是在许多复杂、危险的空中活动中更具备独特优势，在影视航拍、传统农林业、工业作业、灾害救援、公共安全以及消费娱乐业领域得到广泛应用。然而对于很多任务，单一无人机的能力有限，往往需要一个无人机组协同作业完成任务。此时，无人机组如何根据无人机组网络特性运用路由算法将消息快速传回到地面站就成了一个重要的技术问题。

无人机组网络是一种无线自组织网络，无人机组通过创建一个临时的、多跳的方式来提供一个区域内的连接和高吞吐量的传输无线网络。然而，由于无人机的高度移动导致的经常改变的无人机链路质量和断开连接对终端传输的影响超过传统的移动自组织网络。无人机网络中的包转发涉及移动自组织网络(MANET)中的路由协议。然而，无人机网络的频繁拓扑变化、快速移动和不稳定的无线链路条件使得现有的MANET路由算法导致分组投递率较低，端到端时延较高以及缺少网络安全保障等许多问题，影响了无人机自组网的通信性能。无人机网络的这种特殊设置需要重新思考路由协议。在现有的路由方案中，传统的信源、距离向量、链路状态自组织路由协议在高度动态的环境中不适用，因为它们需要一个端到端的路径和一定程度的链路稳定性来收敛。

到目前为止，有少量文献对无人机自组织网络路由进行了探索。例如，由于诸如由全球定位系统(GPS)提供的无人机的位置信息是可用的，有文献认为基于将节点转发到节点的地理路由在空间上更接近目的地是一个可行的方法。但是，对于面临间歇性连接的网络来说，纯粹的地理路由是不够的。有文献考虑了一种已知的间歇性连接的方法是延迟容忍网络(DTN)，它原则上适用于无人机网络，但是纯粹的DTN概念通常使用基于关于移动节点的有限泛洪并且长时间断开。有文献考虑将地理路由和DTN相结合，但DTNgeo算法只考虑到当前时刻的无人机位置，选择这一时刻距离目标节点较近的无人机进行传输，没有考虑无人机不断变化的位置信息，导致消息传输的时间延迟和乒乓效应。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于动态规划的无人机协同消息传输方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

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。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：