[发明专利]一种应用于无人机收集信息的轨迹规划方法及装置

权利要求书

1.一种应用于无人机收集信息的轨迹规划方法，其特征在于，应用于无线传感器网络中的无人机，所述方法包括：

利用预设的无人机机翼的参数、无人机的重量和圆弧半径，在满足预设约束条件下，分别构建预设的飞行轨迹中圆弧段和直线段对应的目标帕累托关系式，包括：

以所述无人机机翼的参数以及重量为参数，按照以下表达式，在满足预设约束条件下，分别构建预设的飞行轨迹中圆弧段和直线段对应的目标帕累托关系式：

p_max≥p≥p_min，

v_max≥v_c(r_c)≥v_min，v_max≥v_s(r_s)≥v_min，

其中，A(·)为平均信息年龄函数，A_i(·)为无人机在飞行轨迹圆弧段中继第i个数据包的消耗时间，A_i+1(·)为无人机在飞行轨迹圆弧段中继第i+1个数据包的消耗时间，B(·)为无人机中继信息的平均信息年龄函数，B_i(·)为无人机在飞行轨迹直线段中继第i个数据包的时间，B_i+1(·)为无人机在飞行轨迹直线段中继第i+1个数据包的时间，i为无人机中继数据包的序号，N为无人机中继数据包总数，T为中继时间，为无人机沿着飞行轨迹圆弧段对应的圆弧半径生成的飞行轨迹飞行一圈的能量消耗函数，为无人机沿着飞行轨迹直线段对应的圆弧半径生成的飞行轨迹一圈的能量消耗函数，r_s为无人机在飞行轨迹直线段对应的圆弧半径，r_c为无人机在飞行轨迹圆弧段对应的圆弧半径，v_c(·)为无人机在飞行轨迹圆弧段时的飞行速度函数，v_s(·)为无人机在飞行轨迹直线段时的飞行速度函数，c₁为由预设的无人机机翼的参数以及无人机的重量确定的第一飞行参数，g为重力加速度，为零升力阻力系数，S为无人机机翼面积，c₂为由预设的无人机机翼的参数以及无人机的重量确定的第二飞行参数，W为无人机的重力，A_R为无人机机翼的展弦比，e₀为奥斯瓦尔德效率，p_max为无人机所使用的最大的飞行功率，p为无人机所使用的飞行功率，p_min为无人机所使用的最小的飞行功率，d为信息收集点和信息采集点之间的距离，v_min为无人机最小的飞行速度；v_max为无人机最大的飞行速度；其中，所述目标帕累托关系式为所述无人机所用飞行能量和收集信息的平均信息年龄之间的关系式；所述飞行轨迹为由两段直线段和两段圆弧段均以等同且相对放置的方式形成的圆环，且两段所述圆弧段的圆心相对，并分别为信息采集点和信息收集点，所述预设约束条件包括以下条件：

所述无人机的飞行速度处于预设的飞行速度区间；所述圆弧段的直径大于或等于由所述无人机机翼的参数、所述无人机的重量和所述半径确定的最小半径；所述飞行功率处于预设的飞行功率区间；

根据所述目标帕累托关系式，在所述无人机机翼的参数、无人机的重量确定的情况下，利用预设的飞行能量或预设的平均信息年龄，分别确定所述圆弧段对应的圆弧半径和所述直线段对应的圆弧半径；

分别以所述信息采集点和所述信息收集点为圆心，利用所确定的任一个圆弧半径，生成飞行轨迹。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述生成飞行轨迹之后，所述方法还包括：

根据所确定的圆弧半径，利用所述圆弧半径与飞行速度之间的关系，获得所述飞行速度；

以所述飞行速度飞行，沿着所述飞行轨迹，在预设的任务时间内，实时收集所述信息采集点的信息并同时向所述信息收集点发送采集到的信息。