欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2019104583219
申请人: 华南农业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于耕地质量监测的低空遥感和地面传感飞行速度优化方法,其特征在于,所述方法包括:计算每一个无线传感网络地面节点所需传输的数据量;

基于无线网络地面节点所需传输的数据量以及传输速率计算所需的数据传输时间;

根据无线网络地面节点与无人机的最大通信距离进行计算有效通信航线长度,获得有效通信航线长度;

基于所述数据传输时间以及所有效通信航线长度进行无人机最优飞行速度计算,获得无人机最优飞行速度;

所述基于所述数据传输时间以及所有效通信航线长度进行无人机最优飞行速度计算,包括:判断所述无线网络地面节点的运行方式为独立运行或者集群组网运行;

若为独立运行,则根据有效通信航线长度以及所需传输的时间获取飞越每一个无线网络地面节点的速度,取飞越每一个无线网络地面节点的速度中的最小速度为无人机最优飞行速度;

若集群组网运行,则所述无线网络地面节点基于粒子群算法进行分簇,然后基于自应分簇拓扑算法选出分簇中的头节点;

将分簇中的所有数据汇聚至所述头节点中,根据头节点的有效通信航线长度以及分簇内的所有节点的传输时间之和获取飞越每一个头节点的速度,取飞越每一个头节点的速度中最小的速度为无人机最优飞行速度;

所述根据有效通信航线长度以及所需传输的时间获取飞越每一个无线网络地面节点的速度的计算公式如下:vj=Sj÷tj;

取飞越每一个无线网络地面节点的速度中的最小速度为无人机最优飞行速度的计算公式如下:v=Min(vj);

根据头节点的有效通信航线长度以及分簇内的所有节点的传输时间之和获取飞越每一个头节点的速度的计算公式如下:vk=Sk÷(tk+∑tjk)(k,jk∈n);

取飞越每一个头节点的速度中最小的速度为无人机最优飞行速度的计算公式如下:v=Min(vk)(k∈p);

其中,v表示无人机最优飞行速度,vj表示第j个无线网络地面节点的飞越速度;Sj表示无线网络地面节点j的有效通信航线长度;tj表示第j个无线网络地面节点所需的数据传输时间;vk表示第k个头节点的飞越速度;Sk表示头节点k的有效通信航线长度;tk表示头节点k的所需的数据传输时间;tjk表示分簇中除头节点以外的节点所需的数据传输时间;p表示分簇的数量;

所述根据无线网络地面节点与无人机的最大通信距离进行计算有效通信航线长度,包括:基于无人机飞行高度以及最大通信距离进行水平有效通信距离计算,获取水平有效通信距离;

将无人机飞行路径拆分为多条航线,计算每条航线内能够通信的通信长度;

统计每条航线内能够通信的通信长度,获取有效通信航线长度;

所述计算每条航线内能够通信的通信长度,包括:

根据航线前和后的转向点的坐标和无线网络地面节点的坐标计算无线网络地面节点到航线前和后转向点的距离;

计算无线网络地面节点到航线的距离;

分析航线的前和后转向点与无线网络地面节点的距离以及位置关系,选择不同的计算公式计算无线网络地面节点与航线的通信长度;

其中,所述位置关系包括航线的前和后转向点位于无线网络地面节点的两侧或者所述位置关系包括航线的前和后转向点位于无线网络地面节点的同侧;

当无线网络地面节点到航线前和后转向点的距离均大于水平有效通信距离时,计算公式计算无线网络地面节点与航线的通信长度如下:当无线网络地面节点到航线前和后转向点的距离中一个大于水平有效通信距离,另一个小于水平有效通信距离时,计算公式计算无线网络地面节点与航线的通信长度如下:当无线网络地面节点到航线前和后转向点的距离均小于水平有效通信距离时,计算公式计算无线网络地面节点与航线的通信长度如下:其中,Si,j表示无线网络地面节点j与航线i的通信长度;rh表示水平有效通信距离;di,j表示无线网络地面节点j与航线i的距离;Li-1,j表示无线网络地面节点j与航线i前转向点的距离;Li,j表示无线网络地面节点j与航线i后转向点的距离。

2.根据权利要求1所述的低空遥感和地面传感飞行速度优化方法,其特征在于,所述计算每一个无线传感网络地面节点所需传输的数据量,包括:获取所述无线传感网络地面节点的每进行一次数据采样获取的每条数据的大小、所述无线传感网络地面节点进行数据采集的频率以及所述无线传感网络地面节点的运行时长;

根据所述每条数据的大小、数据采集的频率以及云层时长进行计算,获取每个无线传感网络地面节点所需传输的数据量;

其中,根据所述每条数据的大小、数据采样的频率以及云层时长进行计算的计算公式如下:其中, 表示每个无线传感器网络地面节点所需传输的数据量;fj表示数据采集频率;t表示运行时长;Dj表示每条数据的大小;j=1,2,3,…,n。

3.根据权利要求1所述的低空遥感和地面传感飞行速度优化方法,其特征在于,所述基于无线网络地面节点所需传输的数据量以及传输速率计算所需的数据传输时间,包括:获取无线网络地面节点与无人机机载汇聚节点的传输速率,基于所述所需传输的数据量以及传输速率计算所需的数据传输时间;

其中计算公式如下:

其中,tj表示所需的数据传输时间, 表示每个无线传感器网络地面节点所需传输的数据量;B表示传输速率;j=1,2,3,…,n。

4.根据权利要求1所述的低空遥感和地面传感飞行速度优化方法,其特征在于,所述基于无人机飞行高度以及最大通信距离进行水平有效通信距离计算的计算公式如下:其中,r表示最大通信距离;h表示无人机飞行高度;rh表示水平有效通信距离。

5.根据权利要求1所述的低空遥感和地面传感飞行速度优化方法,其特征在于,所述统计每条航线内能够通信的通信长度,获取有效通信航线长度,包括:对每一个无线网络地面节点的所有航线的能够通信的通信长度进行累加,获取有效通信航线长度;

具体的累加公式如下:

其中,Sj表示无线网络地面节点j的有效通信航线长度;i表示航线数量,i=1,2,3,…,m;Si,j表示无线网络地面节点j与航线i的通信长度。

6.一种基于耕地质量监测的低空遥感和地面传感飞行速度优化系统,其特征在于,所述系统包括:数据量计算模块:用于计算每一个无线传感网络地面节点所需传输的数据量;

传输时间计算模块:用于基于无线网络地面节点所需传输的数据量以及传输速率计算所需的数据传输时间;

航线长度计算模块:用于根据无线网络地面节点与无人机的最大通信距离进行计算有效通信航线长度,获得有效通信航线长度;

最优飞行速度计算模块:用于基于所述数据传输时间以及所有效通信航线长度进行无人机最优飞行速度计算,获得无人机最优飞行速度;

所述基于所述数据传输时间以及所有效通信航线长度进行无人机最优飞行速度计算,包括:判断所述无线网络地面节点的运行方式为独立运行或者集群组网运行;

若为独立运行,则根据有效通信航线长度以及所需传输的时间获取飞越每一个无线网络地面节点的速度,取飞越每一个无线网络地面节点的速度中的最小速度为无人机最优飞行速度;

若集群组网运行,则所述无线网络地面节点基于粒子群算法进行分簇,然后基于自应分簇拓扑算法选出分簇中的头节点;

将分簇中的所有数据汇聚至所述头节点中,根据头节点的有效通信航线长度以及分簇内的所有节点的传输时间之和获取飞越每一个头节点的速度,取飞越每一个头节点的速度中最小的速度为无人机最优飞行速度;

所述根据有效通信航线长度以及所需传输的时间获取飞越每一个无线网络地面节点的速度的计算公式如下:vj=Sj÷tj;

取飞越每一个无线网络地面节点的速度中的最小速度为无人机最优飞行速度的计算公式如下:v=Min(vj);

根据头节点的有效通信航线长度以及分簇内的所有节点的传输时间之和获取飞越每一个头节点的速度的计算公式如下:vk=Sk÷(tk+∑tjk)(k,jk∈n);

取飞越每一个头节点的速度中最小的速度为无人机最优飞行速度的计算公式如下:v=Min(vk)(k∈p);

其中,v表示无人机最优飞行速度,vj表示第j个无线网络地面节点的飞越速度;Sj表示无线网络地面节点j的有效通信航线长度;tj表示第j个无线网络地面节点所需的数据传输时间;vk表示第k个头节点的飞越速度;Sk表示头节点k的有效通信航线长度;tk表示头节点k的所需的数据传输时间;tjk表示分簇中除头节点以外的节点所需的数据传输时间;p表示分簇的数量;

所述根据无线网络地面节点与无人机的最大通信距离进行计算有效通信航线长度,包括:基于无人机飞行高度以及最大通信距离进行水平有效通信距离计算,获取水平有效通信距离;

将无人机飞行路径拆分为多条航线,计算每条航线内能够通信的通信长度;

统计每条航线内能够通信的通信长度,获取有效通信航线长度;

所述计算每条航线内能够通信的通信长度,包括:

根据航线前和后的转向点的坐标和无线网络地面节点的坐标计算无线网络地面节点到航线前和后转向点的距离;

计算无线网络地面节点到航线的距离;

分析航线的前和后转向点与无线网络地面节点的距离以及位置关系,选择不同的计算公式计算无线网络地面节点与航线的通信长度;

其中,所述位置关系包括航线的前和后转向点位于无线网络地面节点的两侧或者所述位置关系包括航线的前和后转向点位于无线网络地面节点的同侧;

当无线网络地面节点到航线前和后转向点的距离均大于水平有效通信距离时,计算公式计算无线网络地面节点与航线的通信长度如下:当无线网络地面节点到航线前和后转向点的距离中一个大于水平有效通信距离,另一个小于水平有效通信距离时,计算公式计算无线网络地面节点与航线的通信长度如下:当无线网络地面节点到航线前和后转向点的距离均小于水平有效通信距离时,计算公式计算无线网络地面节点与航线的通信长度如下:其中,Si,j表示无线网络地面节点j与航线i的通信长度;rh表示水平有效通信距离;di,j表示无线网络地面节点j与航线i的距离;Li-1,j表示无线网络地面节点j与航线i前转向点的距离;Li,j表示无线网络地面节点j与航线i后转向点的距离。