[发明专利]对抗环境下无人机协同中继网络快速构建方法和系统

权利要求书

1.一种对抗环境下无人机协同中继网络快速构建方法，其特征在于，该方法包括：

S1、基于无人机最大通信距离约束对战场区域进行离散化处理，并基于地形障碍约束和敌方防空威胁约束得到所有可行布置点集合X＝{x₁,…,x_i,x_j,…x_k}；其中x_i、x_j表示相邻的两个可行布置点，k表示可行布置点的数量；

S2、基于源节点s、目标节点t、无人机最大通信距离约束以及可行布置点集合X得到通信链接关系矩阵C；所述通信链接关系矩阵C为：

C＝[c_ij]_{(|X|+2)×(|X|+2)}(0≤i,j≤|X|+1)

其中，|X|表示可行布置点集合X中可行布置点数目；x₀表示源节点s，x_|X|+1表示目标节点t，c_ij＝1时，表示x_i和x_j之间存在视线路径且距离小于等于无人机最大通信距离d_max；

S3、基于通信链接关系矩阵C构建无向图G＝(V,E,W)；

S4、基于无向图G＝(V,E,W)获取从源节点s到目标节点t的所有最短路径的集合P＝{p₁,…,p_i,…,p_n}；其中，n表示最短路径的总数，p_i表示第i个最短路径，表示第i个最短路径中第j个备选布置点，m表示最短路径p_i中备选布置点的数量；

S5、对于任意最短路径p_i中的备选布置点计算所有可用无人机从初始位置到达备选布置点的飞行时长集合并获取中的最小值；

S6、重复执行S5，直至得到最短路径p_i中所有备选布置点对应的最小值集合，从中筛选出最大值，确定最大值对应的备选布置点和可用无人机，并将该备选布置点从最短路径p_i中删除，将该可用无人机从可用无人机集合U中删除，以对最短路径p_i和可用无人机集合U进行更新；

S7、重复执行S5-S6，直至最短路径p_i中所有备选布置点均分配有一个可用无人机，得到最短路径p_i对应的无人机选择方案并获取该无人机选择方案中无人机对应的最大飞行时长作为最短路径p_i的网络构建时长；

S8、使可用无人机集合U恢复初始化；

S9、重复执行S5-S8，直至得到所有最短路径的网络构建时长；并将网络构建时长最小的最短路径作为中继网络，并将该最短路径中的备选布置点作为中继布置点，以及该最短路径对应的无人机选择方案中的可用无人机作为中继无人机。

2.如权利要求1所述的一种对抗环境下无人机协同中继网络快速构建方法，其特征在于，所述基于无人机最大通信距离约束对战场区域进行离散化处理，并基于地形障碍约束和敌方防空威胁约束得到所有可行布置点集合X包括：

S1-1、获取源节点s、目标节点t、战场区域D、无人机最大通信距离d_max、地形障碍覆盖区域Y、敌方防空威胁覆盖区域Z、无人机初始位置

S1-2、基于无人机最大通信距离d_max将战场区域D离散化，得到离散点集合其中离散点的间距γ≤d_max；

S1-3、基于地形障碍覆盖区域Y计算离散化的地形障碍覆盖区域Y′＝Y∩D′，再基于敌方防空威胁覆盖区域Z，计算离散化的敌方防空威胁覆盖区域Z′＝Z∩D′；

S1-4、基于离散化的地形障碍覆盖区域Y′、离散化的敌方防空威胁覆盖区域Z′以及离散点集合D′，得到可行布置点集合X＝{x_i}＝D'-Y'∪Z'(1≤i≤|X|)。

3.如权利要求1所述的一种对抗环境下无人机协同中继网络快速构建方法，其特征在于，所述S3中，无向图G＝(V,E,W)中的V＝X∪{s,t}，E＝{e_ij|c_ij＝1}(0≤i,j≤|X|+1)，W＝{w_ij＝1|c_ij＝1}。