[发明专利]一种基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法

说明书

本发明涉及一种基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，属于移动通信技术领域，该方法包括：S1：空间建模，栅格划分：S2：基于所述栅格法建立三维空间的数据库，并记录栅格节点内任意位置的4G信号的RSRP；S3：飞行路线预规划：将起点与终点的连接起来，连接线作为预规划路线；S4：飞行路线再规划：利用三维直线光栅化算法和路线由寻路算法，并利用二级数据求出新的再规划路线；S5：通过改进型寻路算法求出最优路线。本发明通过栅格法建模降低了寻路计算复杂度，同时通过寻路算法得出最优解，保证无人机避免进入信号盲区的可能。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及一种基于寻路算法的无人机路线规划方法。

背景技术

近年来，无人机相关技术得到了大力的发展，除了民用娱乐，还可用于影视摄影、环境监视、火场探测、目标跟踪等方面，同时还具有自动寻路功能，能根据现场环境或实时需求规划最优路线。

目前民用无人机多采用射频遥控器控制，控制距离短且信号容易受到障碍物阻挡，在如今的通信条件下，4G网络已经能够遍布各大城市的主要地区，能够满足绝大多数用户的需求，为解决民用无人机远程通信技术所遇到的通信距离限制问题提供了优良的解决条件，因此，通过4G网络来实现无人机的远程控制成为了未来无人机远程控制发展的重要方向。然而，4G网络虽然具有分布广、速率高的优点，但是4G信号接收功率大小会因为位置的不同而存在明显的差异，甚至还可能存在信号盲区。因此，在对无人机进行路线规划时必须考虑这一关键因素。

目前常用的无人机路径规划方法，主要包括环境建模和寻路算法。环境建模较多使用栅格法进行建模，即将整体空间划分为不同的栅格，从而将无人机不规则的路线转化成在不同栅格之间的移动。分析现有无人机路径规划技术的缺陷，具体如下：

(1)公开号为CN 107092268 A的专利公开了一种基于GPRS-4G通信的无人机远程定点巡航控制系统，采用PC机与遥控器相结合的方式，利用4G网络控制无人机，PC机上定点巡航控制软件可设置无人机飞行路线，通过4G终端上传给无人机，并在定点巡航控制软件里加入了GPS定位系统，可呈现立体地图，实现对飞行路线的精确规划。然而此系统不具有最优寻路功能，并且未能将空域中的4G网络分布不均的因素考虑进来，因此作为无人机远程控制的后台服务，该发明仍有需要改进的地方。

(2)公开号为CN 107229998 A的专利公开了一种无人机自主寻路策略方法，包括利用极坐标系对环境进行建模、划分扇形栅格、利用最小蚁群算法与遗传算法实现最优寻路，该发明结合了两种寻优算法，精度较高，然而尽管在搜索效率方面进行了优化，却依然存在收敛速度慢、易陷入局部最优以及计算复杂度较高的缺陷，并且参数若设置不当，则可能存在所得解质量较差的现象。

(3)公开号为CN 107453798 A的专利公开了一种通过4G网络与无人机进行远距离信息交互的装置及方法，通过无人机搭载的4G通信模块与传感器来进行数据收发，地面控制人员使用智能移动终端与机载4G模块进行远距离信息交互，用以向无人机相关指令从而控制无人机的飞行以及实时收集图传信息和飞行信息。该专利提出的方案能够实现以4G网络为主要通信环境从而使地面人员足不出户即可对无人机实现远程控制，并获取无人机所在位置周边的图像信息，然而不足之处也很明显，无人机一旦进入4G信号覆盖较差的区域，随时都有可能与地面控制端失去联系，因此要实现远程控制，该专利所述方法还需进一步改进。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，保证无人机在飞行时避免因进入信号质量较差的区域而发生通信中断甚至坠机，通过栅格法建模降低了寻路计算复杂度，同时通过寻路算法得出最优解。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于4G网络的无人机最优通信路线规划方法，具体包括以下步骤：