[发明专利]一种面向空天地一体化的水环境监测系统部署方法

权利要求书

1.一种面向空天地一体化的水环境监测系统部署方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)初始化参数：包括无人机通信距离、最大可飞行距离、不同通信方式的成本、每个传感器每小时产生数据量、采集一次数据总代价最小值C_min和遍历步长R_step；

(2)沿水域沿岸布置具有水质传感器模块、定位模块和通信模块的水质监测终端，用于检测水环境并上传监测信息；

(3)从基站信息库中获取区域的基站位置，根据无线通信的路径衰减公式计算出基站覆盖区域，记基站覆盖区域以外，外环半径为R的圆环区域为无人机通信的覆盖区域，其他区域则为卫星通信的覆盖区域；

(4)根据无人机最大可飞行距离计算出无人机外环半径的最大值R_max，令R_temp＝L；L为基站覆盖半径；

(5)根据传感器位置信息计算出位于不同覆盖区域的传感器集合S_temp1，S_temp2，S_temp3；

(6)计算出对所有传感器采集一次数据所花费代价的C，令R_temp＝R_temp+R_step，如果CC_min则C_min＝C,S₁＝S_temp1，S₂＝S_temp2，S₃＝S_temp3；其中：

其中，#{·}表示集合中元素的数量，d为每个传感器每小时产生数据量，D为无人机通信距离，P_u为无人机每米飞行成本，P_n为NBIoT数据通信成本，P_s为卫星数据通信成本；

(7)如果R_temp小于R_max,转步骤(5)；否则，输出C_min,S₁,S₂,S₃，根据S₁,S₂,S₃完成水质监测终端通信模块的部署配置。

2.根据权利要求1所述的一种面向空天地一体化的水环境监测系统部署方法，其特征在于，所述步骤(4)中无人机外环半径的最大值的计算方法为：

无人机覆盖区域U为以基站为中心、内环半径为L、外环半径为R的圆环区域，根据无人机最大可飞行长度F，则有然后计算出无人机外环半径的最大值R_max为

3.根据权利要求1所述的一种面向空天地一体化的水环境监测系统部署方法，其特征在于，水质监测终端通信模块的配置为：S₁集合内的传感器配置NBIoT通信模块，S₂集合内的传感器配置与无人机进行通信的Zigbee模块，S₃集合内的传感器配置卫星通信的北斗模块或GPS模块。

4.根据权利要求1所述的一种面向空天地一体化的水环境监测系统部署方法，其特征在于，所述水质监测终端设有：水质传感器模块，用于获取相关水质指标的读数；定位模块，用于获取终端的位置信息；以及无线通信模块，用于将读数及位置信息上传至服务器。