[发明专利]基于信息共享的无人机协同侦察路径规划方法

权利要求书

1.一种基于信息共享的无人机协同侦察路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将侦察区域按照面积均等原则平分成多个子区域，每个区域中心作为一个信息共享点；

步骤2、将地面目标点网络和信息共享点构建为无向图，G(V，E)，v_i∈V表示无向图中的顶点，e(v_i，v_j)∈E表示相邻两顶点的边；其中中的每个顶点表示为目标点，中的顶点表示预定的信息共享点，中顶点表示用户；u_i∈U表示对目标点进行侦察的无人机；

步骤3、利用遗传算法计算一条覆盖VT中所有目标点的完整路径，确定最大迭代次数；

步骤4、对步骤3得到的完整路径进行整数拆分，根据无人机数量产生多个不同的拆分方案，每一个拆分方案都将完整路径拆分成多个子路径，每个子路径代表一个无人机的路径；

步骤5、针对步骤4得到的每一个拆分方案的结果，根据无人机路径中目标点与用户的信息需求关系情况判断无人机的信息共享关系，并根据信息共享关系为无人机分组，以总能耗最小原则确定每组无人机的信息共享点；

步骤6、保留当前总能耗最小的无人机路径方案，对步骤3中产生的完整路径进行遗传操作产生新的路径，迭代次数加一，重复步骤4至步骤6直到达到最大迭代次数，最后总能耗最小的路径方案作为各无人机的最终路径。

2.根据权利要求1所述的基于信息共享的无人机协同侦察路径规划方法，其特征在于，步骤5中：针对步骤4得到的每一种拆分方案的结果，根据无人机路径中目标点与用户的信息需求关系情况判断无人机的信息共享关系，并根据信息共享关系为无人机分组，以总能耗最小原则确定每组无人机的信息共享点，具体步骤如下：

步骤5.1、针对步骤4中得到的其中一种拆分方案，确定每个无人机的目标访问顺序path(u_i)＝(vt_i，1，vt_i，2…vt_i，end)，u_i表示无人机，vt_i，end∈VT表示无人机u_i在信息共享前访问的最后一个目标点，计算悬停能耗h(v_i)，飞行能耗w(υ_i，υ_j)；

步骤5.2、根据每个无人机访问的目标点确定与无人机需要提供信息的用户集合UR_i＝(υr₁，υr₂…υr_k)，表示无人机u_i存储集合内用户需要的信息，其中υr_k∈VR表示用户；

步骤5.3、在未并入信息共享组的无人机中随机选择一个无人机建立一个信息共享组SR_α＝(u_i)，确定与该信息共享组内所有无人机存在信息提供关系的用户集合SUR_α＝(vr_i…vr_j)；

步骤5.4、在剩余无人机中，选择与SUR_α存在集合相交关系的UR_i对应的无人机，并入当前信息共享组SR_α,更新SUR_α；

步骤5.5、重复步骤5.4直到剩余各无人机对应的UR与SUR_α不存在交集；

步骤5.6、遍历预定的信息共享点vsi∈VS，选择使信息共享组中所有无人机从vt_i，end到vs_i的总飞行能耗最小的点，即作为该信息共享组内的信息共享点IS_α；并将IS_α并入组内各无人机路径中，此时该信息共享组的每架无人机都拥有其服务用户的所有信息，随后为无人机分配服务的用户进行信息分发；

步骤5.6、判断是否存在未并入信息共享组的无人机，如果存在剩余无人机则重复步骤5.2至步骤5.5。

3.根据权利要求2所述的基于信息共享的面向多用户的无人机协同侦察方法，其特征在于，步骤5.1中确定的飞行能耗具体为：

w(υ_i，υ_j)＝Q·l

其中Q为无人机飞行单位长度消耗的能量，l为无人机飞行的长度；

悬停能耗为：

h(υ_i)＝p(h)·ht_i

其中p(h)表示无人机悬停功率，ht_i表示无人机在v_i点的悬停时间；

当无人机近距离通信时，无人机通信能耗相较其运动能耗可以忽略，因而总能耗主要由飞行能耗和悬停能耗组成，具体为：

其中path(u_i)代表无人机u_i的轨迹，E_i代表无人机u_i的能耗，E代表多无人机总能耗。