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申请/专利权人：武汉市自然资源保护利用中心

摘要：本发明提供生态环境监测地空通信网部署方法、装置、设备及介质，根据生态环境监测场景确定可调度的通信节点构建初始种群，初始种群包括多个种群个体，种群个体包括多时段的时空递阶染色体矩阵，建立适应度评价模型获取种群个体的适应度，基于适应度对种群个体排序并剔除适应度不满足预设阈值的种群个体，对种群个体中每一时段的时空递阶染色体矩阵的多种基因依次执行协同进化机制，重新获取种群个体的适应度，当达到最大迭代次数后，输出历史最优的种群个体并解码为地空通信部署方案。本发明能够实现无网环境下的应急地空通信网络覆盖，且能够进行动态部署，适用于复杂、动态的实际生态环境监测工作中监测数据的实时传输。

主权项：1.一种生态环境监测地空通信网部署方法，其特征在于，包括以下步骤：根据生态环境监测场景确定可调度的通信节点构建初始种群，通信节点包括通信车和通信无人机，初始种群包括多个种群个体，种群个体包括多时段的时空递阶染色体矩阵，每一时段的时空递阶染色体矩阵包含多种基因且基于通信节点和监测点的数据编码生成，通信节点每次停留一段时间后移动至下一位置，能够分多个时段完全覆盖监测点；时空递阶染色体矩阵包括两层控制基因和一层参数基因，其中，第二层控制基因包括监测点信息基因、通信节点性能基因和通信车坐标基因；编码监测点信息基因，包括每个时段的监测点编号、由该监测点三维坐标和对应的监测人员的预估到达时间组成的监测点四维时空坐标和该监测点传输数据的紧要程度；编码通信节点性能基因，包括覆盖半径、续航、负载能力；编码通信车坐标基因为通信车当前定位；第一层控制基因包括通信无人机坐标基因，且通信无人机坐标基因在第二层控制基因控制下生成和进化，编码通信无人机坐标基因，由每个时段的监测点分布范围随机初始化生成；参数基因为每一监测点与各个通信节点的链接关系且在第一层控制基因控制下完成进化，采用链接矩阵表示监测点在某一时段与各个通信节点的链接关系，对多个时段的时空递阶染色体矩阵解码后能够得到连续周期的地空通信网部署方案，编码参数基因采用二值变量判断通信节点与监测点的链接关系；建立多因素的适应度评价模型；适应度评价模型中，多因素具体包括时空覆盖度、任务强度、信号干扰度、紧要任务优先度、任务均衡度和移动成本指标；适应度评价模型由惩罚函数和目标函数组成： ， 式中，、、分别是监测点、时段数和通信节点的总数，目标函数是上述多因素的加权函数，时空覆盖度、任务均衡度、紧要任务优先度属于正向评价指标，任务强度I、信号干扰度、移动成本属于负向评价指标，和是对应的权重系数且满足所有权重之和为1，和表示所有种群个体对应优化指标最大值，和对应最小值，惩罚函数P根据通信节点续航时间、链路数量限制由惩罚因子、组成，分别作为通信无人机、通信车超出续航时间限制和负载能力的惩罚，和分别是约束条件的上下界，是时段第个通信节点的工作时长，代表第个通信节点的最大续航，代表第个通信节点通信链路上界，函数表示在括号内两者中取更大的一项，是判断时段第个通信节点与第个监测点建立通信链路的二值变量；基于多因素的适应度评价模型获取种群个体的适应度；基于适应度对种群个体排序并剔除适应度不满足预设阈值的种群个体；对种群个体的每一时段的时空递阶染色体矩阵的多种基因依次执行协同进化机制，具体包括：将通信无人机坐标基因看作染色体粒子，根据粒子群算法的速度和位置更新公式对通信无人机坐标进行进化；对参数基因进行交叉操作；对参数基因进行变异操作；返回基于多因素的适应度评价模型获取种群个体的适应度，进行迭代；当达到最大迭代次数后，输出历史最优的种群个体并解码为地空通信部署方案。

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