[发明专利]基于运货无人机的传感器感知数据收集方法在审

专利信息
申请号: 202210632477.6 申请日: 2022-06-06
公开(公告)号: CN115061491A 公开(公告)日: 2022-09-16
发明(设计)人: 向朝参;程文辉;张乾元;沈鑫 申请(专利权)人: 重庆大学
主分类号: G05D1/10 分类号: G05D1/10
代理公司: 重庆博凯知识产权代理有限公司 50212 代理人: 张乙山
地址: 400044 *** 国省代码: 重庆;50
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摘要:
搜索关键词: 基于 无人机 传感器 感知 数据 收集 方法
【说明书】:

发明涉及感知数据收集技术领域,具体涉及基于运货无人机的传感器感知数据收集方法,包括:在满足无人机电池容量、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;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;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;被选中的无人机上传其收集的感知数据。本发明能够充分考虑运货无人机的运行状态和任务需求,并能够实现感知数据收集量的最大化。

技术领域

本发明涉及智慧城市数据收集技术领域,具体涉及基于运货无人机的传感器感知数据收集方法。

背景技术

近年来,智慧城市的发展十分迅速,这得益于对城市各项信息的及时获取,为此越来越多的传感器网络被广泛部署,用于监控采集城市各项数据,而将这些采集好的数据及时有效的收集并传送到数据中心进行分析处理是保障智慧城市发展的关键一环。传统的数据收集方式主要通过传感器组网,让数据在网络中进行多跳传播后达到数据中心,然而这种方式存在着明显缺陷。例如,由于每个传感器在网络中不仅需要传输自身数据,还要充当中继传输来自其他传感器的数据,这使得本身电池容量就非常小的传感器电量将很快消耗殆尽,从而影响整个传感器网络的正常工作。

为此,大量的工作开始聚焦于新的数据收集方式,其中对利用无人机进行感知数据收集方式的研究最为广泛。无人机拥有的诸如行动敏捷、可视距通信等优点,使得其能实现低时延,高效率的数据收集。

此外,近几年电子商务的迅猛发展对城市物流业又提出了新的挑战。而无人机作为一种新型载具,在物流配送过程中有着得天独厚的优势,能有效提高配送效率,极大缓解城市物流交通压力。很多大型公司,如Amazon、UPS、京东等,正在考虑将无人机投入到物流配送中来。运货无人机作为一种全新的物流工具,也将逐渐走进公众的视野,成为智慧城市中不可或缺的一员。基于此,申请人想到利用运货无人机代替传统无人机进行传感器感知数据的收集,通过复用现有资源,从而极大的降低收集成本。

但申请人发现,由于运货无人机的特殊性,其感知数据的收集方式与传统无人机收集方式有着明显的差异,这也意味该工作面临着一个全新的挑战。具体而言,运货无人机的基本任务是从仓库飞往服务站点进行货物的配送,每个货物都有一定重量,不同重量对于无人机功率有着不同影响,从而直接影响到无人机的飞行及悬停时间;且每个货物还有一定的配送时延要求,配送时延也对无人机可用时间产生了直接影响。同时,各条配送路线的长度各不相同,所覆盖的传感器数量也各不相同,如何在有限的成本预算下尽可能多的收集感知数据也是存在的技术难题。因此,如何设计一种能够兼顾运货无人机的货物配送效果和传感器网络感知数据的数据收集效果的数据收集方法是亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是:如何提供一种基于运货无人机的传感器感知数据收集方法,以能够充分考虑运货无人机的运行状态和任务需求,并能够实现感知数据收集量的最大化,从而能够兼顾运货无人机的货物配送效果和传感器网络感知数据的数据收集效果,并进一步提高智慧城市传感器网络感知数据收集和上传的高效性和便捷性。

为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:

基于运货无人机的传感器感知数据收集方法,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;

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