[发明专利]基于运货无人机的传感器感知数据收集方法

权利要求书

1.基于运货无人机的传感器感知数据收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取搭载有货物的无人机集合，用于供无人机选择的可选配送路线集合，以及可选配送路线所覆盖的传感器集合；

S2：在满足无人机电池容量、货物配送时延和数据收集成本预算约束的情况下，以最大化感知数据量为目标建立对应的无人机规划目标函数；

S3：求解无人机规划目标函数，得到被选中用于收集感知数据的无人机及其配送路线的匹配方案，以及对应配送路线所覆盖传感器分配到的数据收集时间；

S4：各个被选中的无人机基于其配送路线配送货物，并基于对应的数据收集时间收集其配送路线所覆盖传感器的感知数据；

S5：各个被选中的无人机上传其收集的感知数据，以完成传感器网络感知数据的收集。

2.如权利要求1所述的基于运货无人机的传感器感知数据收集方法，其特征在于：步骤S2中，通过如下公式表示无人机规划目标函数：

式中：U表示感知数据收集量；x、t均为决策变量；x＝{x_ij}表示无人机及其配送路线的匹配方案，即无人机i是否选择配送路线j，x_ij＝1表示是，x_ij＝0表示否；t＝{t_jk}表示传感器分配到的数据收集时间；u_jk(t_jk)表示数据收集时间t_jk内的感知数据收集量；d_j表示配送路线j的路线长度；v表示无人机的飞行速度；c_ij表示无人机i搭载重量为m_i的货物在配送路线j上收集感知数据所耗费的成本；表示无人机集合；表示可选配送路线集合；表示配送路线j所覆盖传感器集合；E^u、T_i、C分别表示无人机电池容量、配送时延、数据收集成本预算的上限。

3.如权利要求2所述的基于运货无人机的传感器感知数据收集方法，其特征在于：通过如下公式计算感知数据收集量u_jk(t_jk)；

式中：B表示无人机和传感器通信时的带宽；β表示参考距离为一米时的信噪比；表示传感器s_jk的剩余电量；H表示无人机与传感器间通信距离，即无人机飞行高度；α表示路径损失参数；表示传感器s_jk存储的感知数据量。

4.如权利要求2所述的基于运货无人机的传感器感知数据收集方法，其特征在于：通过如下公式计算成本c_ij；

其中，

式中：c₀表示单架无人机的维护费用；ρ表示单位电量的电费；e_ij表示无人机i搭载重量为m_i的货物在配送路线j上收集感知数据所耗费的总能耗；表示无人机i搭载重量为m_i的货物时的基本耗能，即不收集数据直接从仓库飞往服务站点时的耗能；P^f(m_i)和P^h(m_i)分别表示无人机i搭载重量为m_i的货物时的飞行功率和悬停功率；v表示无人机的飞行速度；d_j表示配送路线j的路线长度；d₀表示从仓库飞往服务站点最短路线的长度。