[发明专利]基于空闲无人机替换的无人机能量补给调度方法

权利要求书

1.一种基于空闲无人机替换的无人机能量补给调度方法，其特征在于，包括如下：

(1)初始化无人机网络：

(1a)假设无人机集合为V＝{1，..,k,..,L}，L是网络中正在提供服务的无人机总数目；地面节点集合为D＝{1,...,u,...,A}，A是网络中节点总数目；设无人机系统为指定区域提供服务的总时间为T，将总时间T离散成M个等长的时间片，得到时间片集合B＝{1，..,t,..,M}；设每个时间片t的召回无人机集合为V^*(t)；空闲无人机数目为N，每个无人机的满能量值为E^bat；

(1b)初始化t＝t₁＝1，t₁是召回过程的开始时刻；

(2)地面节点集合D中每个节点u获取从无人机集合V中每个无人机k接收的参考信号的信号功率，并根据Max RSRP准则，与接收信号功率最大的参考信号对应的无人机进行关联，得到每个无人机k关联的节点集合D_k；

(3)初始化调度窗口和每个时间片t的召回无人机集合V^*(t)：

(3a)计算无人机集合V中每个无人机k在召回过程开始时刻t₁的生存时间T_k(t₁)；

(3b)用最小的无人机生存时间min{T_k(t₁)}和召回过程开始时刻t₁之和作为调度窗口开始时刻：t₂＝min{T_k(t₁)}+t₁；用最大的无人机生存时间max{T_k(t₁)}和召回过程开始时刻t₁之和作为调度窗口结束时刻：t₃＝max{T_k(t₁)}+t₁；

(3c)初始化每个时间片的召回无人机集合为空集，表示没有召回无人机，其中，t∈[t₁,t₃]；

(4)确定每个时间片的召回无人机集合V^*(t)：

(4a)初始化待确定召回时刻的无人机集合V₁＝V；

(4b)初始化确定召回无人机过程的时间片序号q＝t₂；

(4c)构建第q个时间片的召回无人机集合V^*(q)，并判断V^*(q)是否为空集，若是，执行(4g)，否则，执行(4d)；

(4d)修正每个时间片的召回无人机集合：

(4d1)初始化修正召回无人机集合过程的时间片序号h＝q；

(4d2)将V^*(h)集合中无人机按剩余能量升序排列；

(4d3)判断第h个时间片召回无人机集合中无人机数目是否满足|V^*(h)|≤N，若是，则执行(4e)，否则，将V^*(h)集合前|V^*(h)|-N个召回无人机从V^*(h)集合中移除，并将这些召回无人机按照剩余能量从小到大依次添加到第h-1个时间片的召回无人机集合V^*(h-1)队列的后面，执行(4d4)；

(4d4)更新h＝h-1，返回(4d3)；

(4e)判断是否满足h＜t₂，若是，则更新t₂＝h，执行(4f)，否则，直接执行(4f)；

(4f)判断待确定召回时刻的无人机集合V₁是否为空集，若是，则更新t₃＝q，t₁＝t₃+1，执行(5)，否则，执行(4g)；

(4g)更新q＝q+1，返回(4c)；

(5)进行无人机能量补给：

(5a)判断是否满足t＞t₃，若是，则执行(6)，否则，执行(5b)；

(5b)判断V^*(t)是否为空集，若是，则更新t＝t+1，返回(5a)，否则，V^*(t)中召回无人机为第t个时间片的召回无人机，召回无人机返回能量补给中心，用空闲无人机替换召回无人机，召回无人机的节点关联空闲无人机，更新t＝t+1，返回(5a)；

(6)判断是否满足t＞M，若是，则无人机系统停止服务指定区域，否则，返回(3)。