[发明专利]一种面向智能交通的无人机部署及飞行轨迹优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种面向智能交通的无人机部署及飞行轨迹优化方法及系统，所述方法包括以下步骤：S1：利用历史交通流数据对即将出现的路口进行交通流预测；S2：根据预测的交通流优化无人机的飞行轨迹；S3：无人机根据优化的飞行轨迹到达待执行任务区域，根据实际车流量和任务需求找到最佳悬停位置，最大化服务质量。本发明通过交通流预测，能够提前预判提前部署无人机，通过对飞行轨迹进行优化获取最优飞行轨迹有效减少能耗，提高服务质量。

技术领域

本发明涉及无人机辅助车联网技术领域，更具体地，涉及一种面向智能交通的无人机部署及飞行轨迹优化方法及系统。

背景技术

近年来，随着智能交通技术的发展，越来越多的交通问题得到关注，例如交通拥堵时的无线通信问题，传统的基站部署方法存在部署成本高，移动性差，覆盖区域有限问题，无人机作为移动基站是针对上述问题提出的一种解决方案。

无人机可以作为飞行基站部署，可以扩大地面蜂窝网络的覆盖范围和提高容量。由于无人机固有的一些特性如机动性，灵活性，以及自适应高度使得其在无线系统中有着几个关键的应用。例如，可以部署无人机，以补充现有的蜂窝系统，提供更多的服务。此外，无人机还可用于在现有地面网络遭到破坏的紧急和公共安全情况下提供网络覆盖。无人机作为移动基站提供无线通信服务的一个关键优势是其可以提供快速、可靠和成本效益高的网络覆盖服务。此外，与地面基站相比，无人机可以通过智能调整其高度，更有效地建立与地面用户（如车辆）的视线（LoS）通信链接。

传统的无人机辅助车辆通信服务多为车辆发送需求到云端服务器，云端再调派无人机去执行相应的辅助任务，存在一定的时间差，无法对车辆提供及时的辅助服务。此外，传统的无人机辅助车联网系统中对无人机的飞行路径进行规划时，未考虑到无人机转角所带来的能耗问题，导致路径规划时飞行能耗较高，降低了服务质量。

现有技术中，公开号为：CN109345830A的发明专利公开了一种基于无人机的智能交通管控系统，包括：无人机集群、调度指挥中心、无人机地面站；所述无人机集群包括一种或一种以上类型无人机，每种不同类型的无人机用于执行不同的任务；所述调度指挥中心，用于对无人机集群进行实时监控，整体把控交通情况；所述无人机地面站，用于对无人机进行统一的管理及控制；所述无人机通过无线通信模块与无人机地面站相互通信，所述调度指挥中心与所述无人机地面站通过基站采用无线通信的方式进行交互。该发明虽然通过对交通进行任务调度，但其实以无人机集群作业，也没有考虑能耗问题。

发明内容

本发明为克服上述现有的利用无人机辅助车联网通信没有进行提前车流预测，同时也没有考虑无人机的能耗因素，服务质量低的缺陷，提供一种面向智能交通的无人机部署及飞行轨迹优化方法及系统。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明第一方面提供了一种面向智能交通的无人机部署及飞行轨迹优化方法，包括以下步骤：

S1：利用历史交通流数据对待执行任务区域即将出现的路口进行交通流预测；

S2：根据预测的交通流优化无人机的飞行轨迹；

S3：无人机根据优化的飞行轨迹到达待执行任务区域，根据实际车流量和任务需求找到最佳悬停位置，最大化服务质量。

本方案中，利用历史交通流数据对即将出现的路口进行交通流预测具体过程为：

S101：收集待执行任务区域的历史交通流数据；

S102：进行数据清洗，将获取的历史交通流数据中的空值数据、重复数据去除；

S103：对清洗后的数据进行特征归纳，首先将时间序列转换成时间戳格式数据，提取日期、小时、分钟判断是否为周末，并将数据按照路口、时间戳排序，并计算待执行任务区域内每个路口每5min内的车流量；