[发明专利]基于5G的电力巡检无人机实时通讯与远程控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于5G的电力巡检无人机实时通讯与远程控制系统，其特征在于，包括：RC遥控器、PC地面端、命令与信号通讯服务器、视频数据传输服务器、机载端以及无人机；所述PC地面端接收RC遥控器的控制信号，并通过路由器与命令与信号通讯服务器以及视频数据传输服务器进行通信；所述机载端通过SDK与无人机进行通信，机载端通过5G模块与命令与信号通讯服务器以及视频数据传输服务器进行通信。

2.一种基于5G的电力巡检无人机实时通讯与远程控制方法，采用了如权利要求1所述的电力巡检无人机实时通讯与远程控制系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1：无人机起飞前，用户通过PC地面端连接命令与信号通讯服务器和视频数据传输服务器，命令与信号通讯服务器和视频数据传输服务器通过5G网络调度算法，对网络资源进行调度与分配；

S2：无人机执行电力巡检任务前，选择巡检模式，当有任务航路点时，无人机进入航路点巡检模式；当没有任务航路点时，无人机进入遥控巡检模式；

S3：在巡检过程中，无人机将自身状态信息返回至PC地面端显示；

S4：无人机将云台相机采集到的视频图像返回至PC地面端显示。

3.如权利要求2所述的一种基于5G的电力巡检无人机实时通讯与远程控制方法，其特征在于：步骤S1中通过5G网络调度算法，对网络资源进行调度与分配，具体如下：

S11：对当前5G网络传输系统进行建模，并进行虚拟网络功能分析：

定义服务功能链集合S，对于每个服务功能链s_i，i∈[1，S]，具有流量需要以固定顺序通过的虚拟网络功能；F_i，i∈[1，S]为服务功能链s_i中虚拟网络功能的集合；f_ij表示服务功能链s_i中的第j个虚拟网络功能；

i∈[1，S]，j∈[1，F_i]为具有实例化虚拟网络功能f_ij能力的虚拟机节点集合，每个虚拟机节点在同一时间段内至多实例化一个虚拟网络功能；每个服务功能链s_i从流入端点到流出端点的固定流量需求定义为D_i，i∈[1，S]，两个虚拟机节点之间的虚拟链路的带宽为k₁，k₂∈[1，N]，N为虚拟网络中虚拟机节点的集合；服务功能链s_i在虚拟机节点k₁和k₂之间虚拟链路的传输时延为k∈[1，N]为虚拟网络功能f_ij实例化在虚拟机节点k上的处理时延，其优化目标表示为：

其约束条件为：

式中：δ是所有服务功能链最后一个虚拟网络功能的处理完成时间；t_ij表示虚拟网络功能f_ij开始处理达到数据流的时刻；t′_ij，i∈[1，S]，j∈[1，F_i-1]表示虚拟网络功能f_ij向流出链路开始转发数据流的时刻；x_ijk为二值变量，x_ijk＝1表示虚拟网络功能f_ij实例化在虚拟机节点k上；反之，x_ijk＝0；下标z表示整数集；

S12：对5G网络带宽进行分配，将带宽分配建模为整数线性规划模型，其优化目标表示为：

其约束条件为：

式中：η表示虚拟链路总的传输时延，C_out(k₁)为虚拟机节点k₁的流出带宽，C_in(k₂)为虚拟机节点k₂的流入带宽。