[发明专利]一种基于低人口密度区域移动网络信号强度测量无人机全局路径规划方法

说明书

本发明提出一种基于低人口密度区域移动网络信号强度测量无人机全局路径规划方法。所述方法具体为：确定待测区域及范围，采用网格式测量初步采集待测区域的移动网络信号情况。对采集数据进行函数拟合，并确定最佳拟合函数。通过拟合函数确定信号强度变化梯度值，通过梯度值大小确定权重从而计算出新增测量点位置。根据计算的新增测量点数进行无人机移动网络信号测量轨迹规划，并按照轨迹进行测量。本发明针对低信号强度区域信号源不足和数据随机性大的问题，通过二次测量点选取，在数据采集、测量点选取方面提高了测量数据的精度，根据目前测量方案适应性差、测量时间长的问题，在路径规划方面设置最优测量路线，大幅提高了测量的效率。

技术领域

本发明属于信号测绘技术领域，特别是涉及一种基于低人口密度区域移动网络信号强度测量无人机全局路径规划方法。

背景技术

近年来我国物联网技术不断发展。受地理条件的影响，我国人口分布并不均匀，由于移动网络覆盖率和人口密度之间有很强的相关性，至此我国存在许多低信号强度的低人口密度区域。森林防火、智慧农业、边境安防、电力巡线等技术不断向低人口密度区域发展，但这些区域的信号强度数据源不足，使得很难精准的收集移动网络信号数据。因此需要针对上述场景及问题提出一种基于低人口密度区域测量移动网络信号强度任务的无人机轨迹规划。

由于低人口密度区域物联网建设面积很大，而且区域内数据源不足，数据随机性大，很难精准的测得信号强度分布。目前的解决方案只是针对地形进行简单的等间距最短距离轨迹规划。对于无人值守区域，仍存在适应性差、测量时间长等问题。为了准确获得其数据，可以充分利用无人机的机动性强，可操作性高的特点，设计合理的航线进行测量数据。本发明通过无人机轨迹规划、函数拟合、梯度计算，提出了高精度的无人机全局路径规划方法。可以在移动网络信号强度差、人口密度低的地区进行测量并得到较为准确的测量结果。

发明内容

本发明目的是为了解决低人口密度区域信号强度测量的无人机轨迹规划。目前的测量方案存在适应性差、测量时间长等问题，提出了一种基于低人口密度区域移动网络信号强度测量无人机全局路径规划方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种基于低人口密度区域移动网络信号强度测量无人机全局路径规划方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：确定待测区域及范围，采用网格式测量初步采集待测区域的移动网络信号情况；

步骤2：对采集数据进行函数拟合，并确定最佳拟合函数；

步骤3：通过拟合函数确定信号强度变化梯度值，通过梯度值大小确定权重从而计算出新增测量点位置；

步骤4：根据计算的新增测量点数进行无人机移动网络信号测量轨迹规划，并按照轨迹进行测量。

进一步地，步骤1为确定无人值守区的面积、海拔、地形情况以及经纬度范围；使用无人机进行网格化测量，将待测区域划分为若干网格，根据实际地形确定每个网格的长和宽；通过无人机搭载测量平台，分别对横向和纵向的网格顶点进行信号强度测量，取测量10s期间的20次测量数据的平均值作为测量点的结果。

进一步地，所述步骤2具体为：

步骤2.1、测量数据的函数拟合，主要分为四种形式；

步骤2.2、通过拟合过程中的参数确定最佳拟合函数。

进一步地，所述步骤2.1具体为：对步骤1中所测得的横向和纵向坐标与信号强度数据分别进行多项式拟合、傅里叶拟合、三角拟合以及高斯拟合；对于多项式拟合，展开系数用最小二乘拟合确定，主要形式是：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+…+a_kx^k