南京邮电大学岳东获国家专利权
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龙图腾网获悉南京邮电大学申请的专利一种支撑电力应急通信的无人机飞行控制方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120215397B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510695175.7,技术领域涉及:G05B19/042;该发明授权一种支撑电力应急通信的无人机飞行控制方法及装置是由岳东;王禹程;张博;王海文;宋朝斌设计研发完成,并于2025-05-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种支撑电力应急通信的无人机飞行控制方法及装置在说明书摘要公布了:本发明公开了一种支撑电力应急通信的无人机飞行控制方法及装置,属于电力通信技术领域,所述方法包括:确定电力应急通信的目标区域,考虑无人机飞行高度不确定性并以最大化覆盖率为目标,采用蚁群优化算法进行部署优化;以部署优化得到的部署位置为终点,考虑无人机飞行高度不确定性并以路径长度、高度变化成本、路径平滑性成本以及碰撞惩罚为约束条件,采用粒子群优化算法进行路径优化。本发明采用蚁群优化算法和粒子群算法,能够应对复杂的三维环境,获取无人机的最优部署点位和飞行轨迹,在满足有效通信的前提下,保证足够的覆盖率,同时显著提高了无人机在复杂电力通信网络环境下的任务执行效率和路径规划的鲁棒性,具有广泛的应用前景。
本发明授权一种支撑电力应急通信的无人机飞行控制方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种支撑电力应急通信的无人机飞行控制方法,其特征在于,包括: 确定电力应急通信的目标区域,考虑无人机飞行高度不确定性并以最大化覆盖率为目标,采用蚁群优化算法进行部署优化; 以部署优化得到的部署位置为终点,考虑无人机飞行高度不确定性并以路径长度、高度变化成本、路径平滑性成本以及碰撞惩罚为约束条件,采用粒子群优化算法进行路径优化; 其中,所述采用蚁群优化算法进行部署优化包括: 根据目标区域确定无人机的部署位置集合; 初始化迭代次数,第次迭代中第个无人机在第个部署位置时对应的信息素浓度,最大迭代次数,重复执行部署优化迭代步骤直至,输出无人机最终的部署位置; 其中,所述部署优化迭代步骤包括: 基于所述部署位置集合构建第次迭代中每个无人机对应的启发信息函数; 根据第次迭代中每个无人机对应的启发信息函数和信息素浓度计算蚂蚁在第次迭代中对每个无人机的部署位置的选择概率; 每只蚂蚁根据第次迭代中每个无人机的部署位置的选择概率选择第次迭代中每个无人机的部署位置; 根据第次迭代中每个无人机的部署位置,考虑无人机飞行高度不确定性并以最大化覆盖率为目标,计算第次迭代中每个无人机对应的信息素浓度;令; 其中,所述启发信息函数为: ; 式中,为第次迭代中第个无人机在第个部署位置时对应的启发信息函数值,为与第个目标点相关的任务权重,为第个目标点的位置坐标,为目标点数量;为第个无人机所选的第个部署位置的位置坐标,为常数项; 所述选择概率为: ; 式中,为第次迭代中第个无人机对第个部署位置的选择概率,为第次迭代中第个无人机在第个部署位置时对应的信息素浓度,为第次迭代中第个无人机在第个部署位置时对应的启发信息函数值,为部署位置的索引值;分别为信息素浓度和启发信息函数值的权重; 其中,所述根据第次迭代中每个无人机的部署位置,考虑无人机飞行高度不确定性并以最大化覆盖率为目标,计算第次迭代中每个无人机对应的信息素浓度包括: 考虑无人机飞行高度不确定性,构建无人机飞行高度函数并计算无人机有效信号覆盖范围: ; ; 式中,为第个无人机的目标飞行高度和实际飞行高度,为第个无人机的飞行高度扰动,为最大飞行高度扰动,为区间在到之间的等概率分布;为无人机通信辐射调整参数,为无人机最小安全飞行高度,为第个无人机有效信号覆盖范围; 基于无人机有效信号覆盖范围计算无人机对目标点的有效信号覆盖状态: ; 式中,为第个无人机在第个部署位置时对第个目标点的有效信号覆盖状态,为三维欧式距离运算符;为第个目标点的位置坐标,为第个无人机所选的第个部署位置的位置坐标; 基于有效信号覆盖状态,以最大化覆盖率为目标构建无人机对目标点的覆盖率奖励函数: ; 其中: ; ; 式中,为最大化覆盖率,为无人机数量,为目标点数量,为第个无人机所选的第个部署位置的位置坐标;为部署重叠惩罚项,为部署重叠惩罚系数,为无人机最小间距阈值,为覆盖率奖励函数值; 基于覆盖率奖励函数更新信息素浓度: ; ; 式中,为第次迭代中第个无人机在第个部署位置时对应的信息素浓度,为第次迭代中无人机对目标点的覆盖率奖励函数值,为信息增强系数,为第次迭代中信息素浓度的挥发率,为初始挥发率,为衰减常数。
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