[发明专利]一种基于无人机的动态数据收集方法

权利要求书

1.一种基于无人机UAV的动态数据收集方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1)建模簇头选择变量；

步骤2)建模传感器节点SN与簇头关联变量；

步骤3)建模数据收集模式选择变量；

步骤4)建模直接传输模式时延；

步骤5)建模UAV收集模式时延；

步骤6)建模网络成本；

所述步骤6)中，建模网络成本C为C＝λ₁T^total+λ₂ψ，其中，λ₁和λ₂为权重因子，T^total为数据收集所需总时延，ψ为UAV收集数据所需成本；T^total建模为

其中，建模直接传输模式时延包括：建模CH_j的直接传输模式对应时延为其中，表示与CH_j相关联的SN将数据传输至CH_j对应的时延，表示CH_j将数据传输至汇聚节点对应的时延；根据公式计算其中，表示SN_i传输数据至SN_k对应时延，建模为其中，Q_i为SN_i需传输的数据量，为SN_i与SN_k之间链路的传输速率，根据公式建模其中，B为链路传输带宽，为SN_i的发送功率，为SN_i与SN_k之间链路的信道增益，σ²为噪声功率；根据公式计算其中，为CH_j需传输的数据量，R_j为CH_j与汇聚节点之间链路的传输速率，根据公式建模R_j建模为其中，P_j为CH_j传输数据至汇聚节点对应的发送功率，h_j为CH_j与汇聚节点之间链路的信道增益；

建模UAV收集模式时延包括：建模UAV收集模式时延T^u为T^u＝T^u,n+T^u,co，其中，T^u,n为UAV经过非数据收集区域的时延，T^u,co为UAV收集簇头的数据以及传输数据至汇聚节点所需时延，T^u,n建模为其中，为UAV在第j个非数据收集区域的飞行距离，v_max为UAV的最大飞行速度；T^u,co建模为其中，为UAV收集CH_j数据时对应的飞行距离，v_j为UAV收集CH_j数据的飞行速度，0≤v_j≤v_max，为UAV传输数据至汇聚节点时对应的飞行距离，v_J+1为UAV传输数据至汇聚节点的飞行速度，0≤v_J+1≤v_max；

步骤7)建模SN成簇、数据收集模式选择及数据传输限制条件；

步骤8)基于改进K-Means算法确定SN成簇策略；

步骤9)确定数据传输策略；

步骤10)建模旅行商问题TSP，确定UAV飞行轨迹；

步骤11)基于网络成本优化确定簇头发送功率及UAV飞行速度。