[发明专利]一种基于无人机飞行轨迹的地面传感器数据采集方法

说明书

一种基于无人机飞行轨迹的地面传感器数据采集方法，该方法中，地面传感器根据自身的传输数据，预测无人机在既定飞行轨迹下的数据接收能力，在无人机经过之前形成数据发送联盟，将数据汇聚至联盟头，由联盟头发送联盟内地面传感器的数据。本发明利用了无人机的既定轨迹收集数据，无需损耗无人机的飞行能量；地面节点根据无人机飞行轨迹形成传输联盟，提高了数据收集的效率。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，特别是一种基于无人机飞行轨迹的地面传感器数据采集方法。

背景技术

在偏远或敏感的地区布设传感设备有助于研究人员获取必要的分析数据，是大数据技术的重要组成部分。但是如偏远地区布设的传感设备，由于所处地理位置的特殊性，使其较难通过地面蜂窝系统实时传输数据。因此，现阶段很多研究让无人机承担传感器数据采集的工作。无人机可以利用其灵活机动和空中拥有视距传输链路的特点，分别飞进至多个地面传感器上空采集数据，并最终将数据携带至数据控制中心。

然而，地面传感器的数据周期性更新，专门派遣无人机采集数据成本较高。实际上，无人机常被派遣执行不同的任务，如远程侦察和巡逻。若能利用已有的无人机，在其返程的过程中机会地将传感器网络的数据采集起来，那么将可以不再额外派遣无人机，减少不必要的无人机推进能量损耗。

发明内容

本发明的目的是针对无人机执行任务时的综合数据采集问题，提供一种基于无人机飞行轨迹的地面传感器数据采集方法，地面传感器通过预测无人机的飞行轨迹形成地面传输联盟。多个传感器汇聚数据到联盟头，待无人机飞至时由联盟头负责数据的上传，提升传输的效率。

本发明的技术方案是：

本发明提供一种基于无人机飞行轨迹的地面传感器数据采集方法，该方法中地面传感器根据自身的传输数据，在无人机经过之前形成数据发送联盟，将数据汇聚至联盟头，由联盟头发送联盟内地面传感器的数据，具体包括以下步骤：

步骤1、在一片区域内随机部署N个无线传感器，将这一集合表示为，i、j均表示传感器的编号，无线传感器i、j采集数据的生成速率分别为；设定每经过间隔时间，就有一架无人机m飞行穿过传感器区域；

步骤2、为避免地面传感器同时向无人机发送数据产生相互间干扰，在间隔时间内，各无线传感器j计算自身与其他地面上的任一无线传感器i在上传数据给无人机时的传输相关性系数以及自身的有效传输指标；

步骤3，建立地面无线传感器联盟接入的效用函数，各无线传感器j与周边节点进行信息交互，计算对应节点给予自己的效用函数值，并加入效用函数值最大的节点所在联盟接入，在无人机飞过的间隔时间内，地面传感器将所收集的数据持续汇聚至自身所接入联盟的联盟头；

步骤4，待无人机飞过，地面无线传感器除联盟头之外保持静默，由联盟头统一将收集的数据上传至无人机。

进一步地，所述的步骤1中还包括网络位置初始化步骤：以无人机飞行路线为y轴，以区域的中心位置为坐标原点建立坐标空间，每一个无线传感器的坐标位置表示为；远端工作的无人机陆续沿y轴飞过地面的无线传感器上空区域，无人机的飞行高度为，飞行速度为，其坐标随时间变化，具体为：0时刻进入网络，T表示离开网络的时间。

进一步地，所述的步骤2具体为：

步骤2-1、各无线传感器j通过解下列方程式得到自变量c值，；