[发明专利]一种联网无人机预约5G基站充电坪的最优分配方法及系统

权利要求书

1.一种联网无人机预约5G基站充电坪的最优分配方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、基站收集充电坪的当前状态，然后在等时间间隔内更新并广播相关信息；驶入基站通信半径内的无人机即可获取充电坪状况，根据自身电量及目的地距离等信息判定是否需要发起充电预约；

步骤2、当电池电量低于充电阀值时，无人机选出当前位置到目的地之间的可用充电坪；

步骤3、在获取可用充电坪后，计算无人机到各充电坪行驶所消耗的电量；综合考虑驶向充电坪的能耗、自身航向信息、剩余电量、任务紧急情况多个因素进行决策，实现最优的充电坪分配；

步骤4、无人机向所选充电坪发送预约申请，包括无人机距离充电坪的位置、当前电量和预计到达时间；

步骤5、在无人机驶向所选充电坪的过程中，利用新获取的信息决定是否更新其预约，如果需要更新，则重新预约新的充电坪，否则继续去原预约平台充电；

步骤6、当充电完成后，无人机继续执行其任务。

2.根据权利要求1所述的一种联网无人机预约5G基站充电坪的最优分配方法，其特征在于，所述步骤2中，无人机充电阀值根据剩余电量的多少分为3级，当无人机剩余电量为30％～40％时为一级低电能预警档；当剩余电量为20％～30％时为二级低电能预警档；当剩余电量为10％～20％时为三级低电能预警档；当多架无人机竞争同一个充电坪时，预警级数越高的无人机具有更高的优先权来进行充电。

3.根据权利要求1或2所述的一种联网无人机预约5G基站充电坪的最优分配方法，其特征在于，所述步骤2中，根据无人机当前位置、目的地位置和无人机途中需要进行充电的次数，分为仅需一次充电和需要多次充电两种情况选择可用充电坪，具体过程为，S表示当前位置、D表示目的地，以S为圆心，以无人机剩余电量可达范围R_1为半径画圆，记为圆1；以D为圆心，以无人机充满电时的最大可达范围R_2为半径作圆，记为圆2；其中和式中E_c为无人机当前剩余电量，R_max为电池充满时的总电量，α_ev为无人机飞行每米的能耗；两个圆之间重合区域的可用充电坪作为备选充电坪集合；当圆1和圆2之间没有重合区域，无人机需要进行多次充电才可以到达目的地；第一次充电所选的充电坪是圆1覆盖范围内的多个的备选充电坪中的一个，后续充电坪的选取在圆2的覆盖范围内进行选择。

4.根据权利要求3所述的一种联网无人机预约5G基站充电坪的最优分配方法，其特征在于，所述步骤3中，影响决策的因素及其权重计算具体过程为：(a)无人机行驶过程中每米的耗能为α_ev，根据无人机与基站之间的距离r计算无人机到达充电坪的能耗，耗能越大权重越小，记为w₁＝ε·α_ev·r，其中ε为耗能权重系数；(b)根据无人机目的地与充电坪位置是否在同一方向，若两者方向一致则设定较大的权重，若两者不在同一方向，即无人机要花费更大的代价进行充电，则设定较小的权重，记为w₂；(c)无人机剩余电量越少则权重越大，记为w₃；(d)无人机执行任务的重要程度越高，权重越大，记为w₄；(e)根据w＝w₁+w₂+w₃+w₄，w值越大具有更高的优先级来进行充电。

5.一种联网无人机预约5G基站充电坪的最优分配系统，其特征在于，包括多个5G基站充电坪和无人机，每个5G基站充电坪设有一个或多个充电坪数据信息处理模块，无人机上设置有互相网络连接的定位导航系统、无人机数据信息处理模块以及充电引导信息发布模块，充电坪数据信息处理模块和无人机数据信息处理模块以及充电引导信息发布数据连接引导算法实现模块。