CN109947135B - 一种网联无人机的飞行轨迹确定方法及系统 - Google Patents

一种网联无人机的飞行轨迹确定方法及系统 Download PDF

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CN109947135B CN201910360589.9A CN201910360589A CN109947135B CN 109947135 B CN109947135 B CN 109947135B CN 201910360589 A CN201910360589 A CN 201910360589A CN 109947135 B CN109947135 B CN 109947135B
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Abstract

本申请公开了一种网联无人机的飞行轨迹确定方法及系统，方法包括：初始化：输入起点、终点以及起点与终点之间的基站位置，起点和终点不在同一基站的覆盖范围内；根据无人机的连接状态，基于三角不等式迭代算法获得某一飞行路径下基站间切换位置的最优解；根据各个路径下基站间的切换位置的最优解确定无人机的最优飞行轨迹。本申请使网联无人机的飞行轨迹达到最小化，快速找到无人机在多个基站之间的最佳切换位置，在保证无人机安全飞行的前提下使得飞行时间最小化。

Description

一种网联无人机的飞行轨迹确定方法及系统
技术领域
本申请涉及无人机领域，具体地，涉及网联无人机的飞行轨迹确定方法及系统。
背景技术
在科技浪潮的推动下，无人机领域发展迅猛，根据高盛集团的研究和预测，从2016年初到2020年，无人机将有1000亿美元的市场机会。“无人机是未来大势所趋”已成业内共识，并且无人机在国内已逐步扮演多种角色，如无人机送外卖、无人机送快递、无人机参与安全巡检、无人机进行农业监测等。
但是随着无人机数量的增多、应用范围的持续扩大，无人机的短板也随之暴露。无人机飞行距离较短、GPS信号易丢失等，以及坠毁、“黑飞”事件屡有发生，迫使监管政策不断升级，甚至有些地区采取“一刀切”的做法—禁飞。
新一代蜂窝移动通信网络5G具备的超高带宽、低时延高可靠、广覆盖大连接特性将为网联无人机赋予实时超高清图传、远程低时延控制、永远在线等重要能力，大大扩展无人机的应用场景，无人机联网后的应用将是一个跨越式发展。
针对不同基站覆盖下的起点和终点，无人机执行任务时需要经过多个基站才能到达。现有技术提出了一种网联无人机在允许短时间失去连接限制的场景下的飞行轨迹设计方法，该方法主要实现了无人机的飞行轨迹最小化，该设计流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤110：初始化：预先给定无人机的飞行速度、高度、无人机与基站之间保证服务质量的最大距离。
步骤120：无人机轨迹优化：利用线性规划的方法暴力求解无人机的轨迹设计，优化出飞行的最佳轨迹。
步骤130：条件判断：此步骤进行条件判断，确认轨迹优化是否达到最佳状态。若是，则执行步骤140；否则，返回步骤120。
步骤140：输出：输出优化结果，流程结束。
上述技术方案存在如下缺陷：1)该方案采用暴力求解的方式求取无人机的最优轨迹，算法复杂度高。2)该方案未对基站的切换位置进行计算，网联无人机续航能力极为有限，在多个基站网络之间切换时，如何确定合理的基站切换位置将直接决定无人机留空时间的长短。3)该方案缺乏飞行任务的可行性分析，网联无人机可能在飞行的时候因为长时间失去连接而导致坠毁事故，可行性分析的结果直接影响任务的成败。
发明内容
本申请的目的在于提供一种网联无人机的飞行轨迹确定方法及系统，使基站间切换位置最优化，飞行轨迹最优化。
为达到上述目的，本申请提供了一种网联无人机的飞行轨迹确定方法，包括如下步骤：初始化：输入起点u0、终点uF以及起点u0与终点uF之间的基站位置，所述起点和所述终点不在同一基站的覆盖范围内；根据无人机的连接状态，基于三角不等式迭代算法获得某一飞行路径下基站间切换位置的最优解；根据各个路径下基站间的切换位置的最优解确定无人机的最优飞行轨迹。
进一步地，其中，该方法还包括获得基站间切换位置的最优解之前，分析无人机飞行任务的可行性。
进一步地，其中，无人机处于实时连接状态时，若某一路径下，起点与终点之间的所有基站均满足下述公式，则通过该路径执行的飞行任务是可行的：
||u-gi||≤R
||u0-gi||≤R
||uF-gj||≤R
||gi+1-gi||≤2R
其中，i≠j，u为无人机的位置，gi为起点与终点之间的第i个基站，gi+1为起点与终点之间的第i+1个基站，gj为起点与终点之间的第j个基站，R为基站的最大覆盖范围的半径。
进一步地，其中，在无人机处于短时间失去连接的状态时，若某一路径下，起点与终点之间的所有基站中至少一组相邻基站满足下述公式：
||u-gi||≤R
||u0-gi||≤R
||uF-gj||≤R
||gi+1-gi||≤2R+γ
并且，其他的相邻基站满足下述公式，则通过该路径执行的飞行任务是可行的：
||u-gi||≤R
||u0-gi||≤R
||uF-gj||≤R
||gi+1-gi||≤2R
其中，i≠j，u为无人机的位置，gi为起点与终点之间的第i个基站，gi+1为起点与终点之间的第i+1个基站，gj为起点与终点之间的第j个基站，R为基站的最大覆盖范围的半径。
进一步地，其中，获得基站间切换位置的最优解包括：依次连接起点、飞行路径中的各个基站以及终点；对相邻基站之间的切换位置进行更新；判断本次更新与上次更新中飞行轨迹的长度差是否小于阈值；若否，则继续更新，直至飞行轨迹长度差小于阈值；若是，则将最优飞行轨迹对应的切换点作为该路径下基站间切换位置的最优解。
进一步地，其中，若无人机处于实时连接的状态，则对相邻基站之间的切换位置进行更新具体包括：将起点u0、起点u0与终点uF之间的N个基站{g1,..,gN}以及终点uF顺次连接；第一次更新：基站gi和gi+1的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第一切换点
Figure BDA0002046748410000041
一共有N-1个第一切换点
Figure BDA0002046748410000042
其中，
Figure BDA0002046748410000043
表示第一次更新中的第i个切换点；随后的更新中，按照第二次更新和第三次更新的方式交替进行；第二次更新：起点u0和切换点
Figure BDA0002046748410000044
的连线与基站g2覆盖边缘的交点作为第二切换点
Figure BDA0002046748410000045
切换点
Figure BDA0002046748410000046
和
Figure BDA0002046748410000047
的连线与基站gi+1覆盖边缘的交点作为第三切换点
Figure BDA0002046748410000048
一共有N-2个第三切换点
Figure BDA0002046748410000049
其中，
Figure BDA00020467484100000410
表示第二次更新中的第i个切换点；第三次更新：切换点
Figure BDA00020467484100000411
和
Figure BDA00020467484100000412
的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第四切换点
Figure BDA00020467484100000413
一共有N-2个第四切换点
Figure BDA00020467484100000414
终点uF和最后一个第三切换点
Figure BDA00020467484100000415
的连线与基站gN-1覆盖边缘的交点作为第五切换点
Figure BDA00020467484100000416
其中，
Figure BDA00020467484100000417
表示第三次更新中的第i个切换点。
本申请还提供了一种网联无人机的飞行轨迹确定系统，包括初始化模块、切换位置最优解获得模块以及飞行轨迹确定模块；其中，初始化模块用于输入起点u0、终点uF以及起点u0与终点uF之间的基站位置，所述起点和所述终点不在同一基站的覆盖范围内；切换位置最优解获得模块用于根据无人机的连接状态，基于三角不等式迭代算法获得某一飞行路径下基站间切换位置的最优解；飞行轨迹确定模块用于根据各个路径下基站间的切换位置的最优解确定无人机的最优飞行轨迹。
进一步地，其中，该系统还包括可行性分析模块，用于分析飞行任务的可行性。
进一步地，其中，切换位置最优解获得模块包括初始轨迹创建模块、更新模块、判断模块以及最优解确定模块；其中，初始轨迹创建模块用于依次连接起点、飞行路径中的各个基站以及终点；更新模块用于对相邻基站之间的切换位置进行更新；判断模块用于判断本次更新与上次更新中飞行轨迹的长度差是否小于阈值；最优解确定模块用于将最优飞行轨迹对应的切换点作为该路径下基站间切换位置的最优解。
进一步地，其中，更新模块包括初始化子模块、第一次更新子模块、第二次更新子模块以及第三次更新子模块；其中，若无人机处于实时连接的状态，则：初始化子模块用于将起点u0、起点u0与终点uF之间的N个基站{g1,..,gN}以及终点uF顺次连接；第一次更新子模块用于将基站gi和gi+1的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第一切换点
Figure BDA0002046748410000051
一共有N-1个第一切换点
Figure BDA0002046748410000052
其中，
Figure BDA0002046748410000053
表示第一次更新中的第i个第一切换点；第二次更新子模块用于将起点u0和切换点
Figure BDA0002046748410000054
的连线与基站g2覆盖边缘的交点作为第二切换点
Figure BDA0002046748410000055
将切换点
Figure BDA0002046748410000056
和
Figure BDA0002046748410000057
的连线与基站gi+1覆盖边缘的交点作为第三切换点
Figure BDA0002046748410000058
一共有N-2个第三切换点
Figure BDA0002046748410000059
Figure BDA00020467484100000510
表示第二次更新中的第i个切换点；第三次更新子模块用于将切换点
Figure BDA00020467484100000511
和
Figure BDA00020467484100000512
的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第四切换点
Figure BDA00020467484100000513
一共有N-2个第四切换点
Figure BDA00020467484100000514
将终点uF和最后一个切换点
Figure BDA00020467484100000515
的连线与基站gN-1覆盖边缘的交点作为第五切换点
Figure BDA00020467484100000516
其中，
Figure BDA00020467484100000517
表示第三次更新中的第i个切换点。
本申请具有以下有益效果：
1)本申请使网联无人机的飞行轨迹达到最小化，快速找到无人机在多个基站之间的最佳切换位置，在保证无人机安全飞行的前提下使得飞行时间最小化。
2)本申请基于三角不等式迭代算法计算基站间的最佳切换位置，算法复杂度低。
3)本申请通过对飞行任务的可行性分析，使无人机灵活选择具有可行性的飞行路径，从而保证网联无人机的安全性和飞行任务的可行性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中网联无人机在允许短时间失去连接限制的场景下的飞行轨迹设计方法；
图2是根据本申请实施例的网联无人机的飞行轨迹确定方法的流程图；
图3是根据本申请实施例的获得基站间切换位置的最优解的流程图；
图4是根据本申请一种实施例的更新切换位置的示意图；
图5是根据本申请另一种实施例的更新切换位置的示意图；
图6是根据本申请实施例的网联无人机的飞行轨迹确定系统的结构图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
图2是根据本申请实施例的网联无人机的飞行轨迹确定方法的流程图。如图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤210：初始化：系统工作之前，需要进行初始化操作。输入起点u0、终点uF、起点u0与终点uF之间的所有基站位置gi，无人机的恒定飞行高度H，无人机的恒定飞行速度V以及基站最大覆盖范围的半径R。其中，起点u0和终点uF不在同一基站覆盖范围内，无人机的飞行速度在无人机的最大和最小飞行速度范围内，基站最大覆盖范围的半径R根据信噪比确定，公式如下：
Figure BDA0002046748410000071
Figure BDA0002046748410000072
其中，γ0表示信噪比，P表示每个通信基站的发射机功率，σ2表示无人机接收机的噪声，β0表示信号在1m的距离时的增益，H是无人机飞行高度，HG表示基站高度，Smin表示无人机与通信基站间通信的最小信噪比。
其中，一个或多个基站构成一个基站序列，该基站序列与起点和终点形成一个飞行路径。在起点和终点之间存在多个飞行路径。
步骤220：分析无人机飞行任务的可行性。
无人机本身的设计确定了无人机的连接控制方式，其中一种无人机必须与基站保持实时连接，因此，这类型无人机处于实时连接的控制状态；另一种无人机可以在飞行时短时间失去连接，因此这类型无人机处于短时间失去连接的控制状态。
处于实时连接控制状态的无人机，对于每个飞行路径，其在满足如下要求的情况下无人机通过该路径进行的飞行任务是可行的：
Figure BDA0002046748410000081
其中，i≠j，u为无人机的位置，gi为起点与终点之间的第i个基站，gi+1为起点与终点之间的第i+1个基站，gj为起点与终点之间的第j个基站。
不满足上述要求的飞行路径被筛除，不进行后续流程。
处于短时间失去连接状态的无人机，对于每一个飞行路径，若起点与终点之间的所有基站中至少一组相邻基站满足下述公式(4)，其他相邻基站满足公式(3)，则无人机通过该路径进行的飞行任务是可行的：
||u-gi||≤R
||u0-gi||≤R
||uF-gj||≤R
||gi+1-gi||≤2R+γ (4)
其中，2R+γ为无交叉的两个基站的最大直线距离。
也就是说，飞行路径中若同时存在有交叉的相邻基站和无交叉的相邻基站，并且无交叉的相邻基站间的最大距离不超过2R+γ，则该路径是可行的。
不满足上述要求的飞行路径被筛除，不进行后续流程。
无论无人机处于哪种控制状态，如果存在具有可行性的飞行路径，则针对这些可行的路径，执行步骤230。否则，执行步骤250，输出结果，表示无可行路径，流程结束。
步骤230：根据无人机的连接状态，基于三角不等式迭代算法获得每个路径中基站间切换位置的最优解。
网联无人机在执行飞行任务时会经过多个基站{g1,..,gN}，在两个基站之间会有一个切换控制的过程，合适的切换位置能够有效降低无人机的飞行距离。
图3是根据本申请实施例的获得基站间切换位置的最优解的流程图。如图3所示，获得基站间切换位置的最优解包括如下步骤：
步骤310：根据选择的飞行路径的基站顺序{g1,..,gN}，依次连接起点u0，基站{g1,..,gN}以及终点uF。
步骤320：对相邻基站之间的切换位置进行更新，形成该路径下的飞行轨迹。
步骤330：判断本次更新与上次更新中飞行轨迹的长度差是否小于阈值，该阈值根据飞行任务来确定。
若是，则执行步骤340；若否，则重复执行步骤320，直至飞行轨迹长度差小于阈值。利用多次迭代技术不断更新基站间的切换位置，使得无人机的飞行距离越来越短，直至相邻两次的飞行轨迹的长度差小于阈值，从而获得该路径下的最优飞行轨迹。
步骤340：将最优飞行轨迹对应的切换点作为该路径下基站间切换位置的最优解。该最优解用于形成无人机的最优飞行轨迹(请见步骤240)。
若无人机处于实时连接状态下，则步骤320具体如下：
图4是该状态下更新切换位置的一个具体实施例，该路径中，有g1、g2、g3、g4四个基站，起点u0位于基站g1的覆盖范围内，终点uF位于基站g4的覆盖范围内。
第一次更新：基站gi和gi+1的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第一切换点
Figure BDA0002046748410000091
一共有N-1个第一切换点
Figure BDA0002046748410000092
其中，
Figure BDA0002046748410000093
表示第一次更新中的第i个切换点。如图4所示，第一次更新后形成飞行轨迹
Figure BDA0002046748410000094
随后的更新中，按照第二次更新和第三次更新的方式交替进行，即按照第二次更新的方式更新后，如需继续更新，则按照第三次更新的方式进行；按照第三次更新的方式更新后，如需继续更新，则按照第二次更新的方式进行。
第二次更新：起点u0和切换点
Figure BDA0002046748410000101
的连线与基站g2覆盖边缘的交点作为第二切换点
Figure BDA0002046748410000102
切换点
Figure BDA0002046748410000103
和
Figure BDA0002046748410000104
的连线与基站gi+1覆盖边缘的交点作为第三切换点
Figure BDA0002046748410000105
一共有N-2个第三切换点
Figure BDA0002046748410000106
其中，
Figure BDA0002046748410000107
表示第二次更新中的第i个切换点。如图4所示，第二次更新后形成飞行轨迹
Figure BDA0002046748410000108
第三次更新：切换点
Figure BDA0002046748410000109
和
Figure BDA00020467484100001010
的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第四切换点
Figure BDA00020467484100001011
一共有N-2个第四切换点
Figure BDA00020467484100001012
终点uF和最后一个第三切换点
Figure BDA00020467484100001013
的连线与基站gN-1覆盖边缘的交点作为第五切换点。其中，
Figure BDA00020467484100001014
表示第三次更新中的第i个切换点。如图4所示，第三次更新后形成飞行轨迹
Figure BDA00020467484100001015
Figure BDA00020467484100001016
在该状态下，若步骤330中，若本次更新与上次更新中飞行轨迹的长度差是否小于阈值，则本次更新的飞行轨迹为该路径下的最优飞行轨迹。
若无人机处于短时间失去连接的状态下，假设第k-1个基站和第k个基站之间无交叉，则步骤320具体如下：
图5是该状态下更新切换位置的一个具体实施例，该路径中，有g1、g2、g3、g4、g5五个基站，其中，g3和g4的覆盖范围无交叉，起点u0位于基站g1的覆盖范围内，终点uF位于基站g4的覆盖范围内。
第一次更新：基站gi和gi+1的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为切换点
Figure BDA00020467484100001017
一共有N-1个切换点
Figure BDA00020467484100001018
其中，
Figure BDA00020467484100001019
表示第一次更新中的第i个切换点。如图5所示，第一次更新后形成飞行轨迹
Figure BDA00020467484100001020
随后的更新中，按照第二次更新和第三次更新的方式交替进行，即按照第二次更新的方式更新后，如需继续更新，则按照第三次更新的方式进行；按照第三次更新的方式更新后，如需继续更新，则按照第二次更新的方式进行。
第二次更新：起点u0和切换点
Figure BDA0002046748410000111
的连线与基站g2覆盖边缘的交点作为切换点
Figure BDA0002046748410000112
切换点
Figure BDA0002046748410000113
和
Figure BDA0002046748410000114
的产生由
Figure BDA0002046748410000115
和
Figure BDA0002046748410000116
之间的连线与基站gk和gk+1的覆盖边缘相交产生。
Figure BDA0002046748410000117
和
Figure BDA0002046748410000118
之间的连线不产生切换点。其余切换点
Figure BDA0002046748410000119
和
Figure BDA00020467484100001110
的连线与基站gi+1覆盖边缘的交点作为切换点
Figure BDA00020467484100001111
本次更新一共有N-1个新的切换点
Figure BDA00020467484100001112
其中，
Figure BDA00020467484100001113
表示第二次更新中的第i个切换点。如图5所示，切换点
Figure BDA00020467484100001114
和
Figure BDA00020467484100001115
的产生由
Figure BDA00020467484100001116
和
Figure BDA00020467484100001117
之间的连线与基站g4和g5的覆盖边缘相交产生，
Figure BDA00020467484100001118
和
Figure BDA00020467484100001119
之间的连线不产生切换点。如图5所示，第二次更新后形成飞行轨迹
Figure BDA00020467484100001120
第三次更新：切换点
Figure BDA00020467484100001121
和
Figure BDA00020467484100001122
的产生由
Figure BDA00020467484100001123
和
Figure BDA00020467484100001124
之间的连线与基站gk-2和gk-1的覆盖边缘相交产生。
Figure BDA00020467484100001125
和
Figure BDA00020467484100001126
之间的连线不产生新的切换点。终点uF和最后一个切换点
Figure BDA00020467484100001127
的连线与基站gN-1覆盖边缘的交点作为新的切换点
Figure BDA00020467484100001128
其余切换点
Figure BDA00020467484100001129
和
Figure BDA00020467484100001130
的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为新的切换点
Figure BDA00020467484100001131
本次更新一共有N-1个新的切换点
Figure BDA00020467484100001132
其中，
Figure BDA00020467484100001133
表示第三次更新中的第i个切换点。如图5所示，切换点
Figure BDA00020467484100001134
和
Figure BDA00020467484100001135
的产生由
Figure BDA00020467484100001136
和
Figure BDA00020467484100001137
之间的连线与基站g2和g3的覆盖边缘相交产生，
Figure BDA00020467484100001138
和
Figure BDA00020467484100001139
之间的连线不产生新的切换点，终点uF和最后一个切换点
Figure BDA00020467484100001140
的连线与基站g4覆盖边缘的交点作为新的切换点
Figure BDA00020467484100001141
如图5所示，第三次更新后形成飞行轨迹
Figure BDA00020467484100001142
进一步地，若无人机处于短时间失去连接的状态下，获得基站间切换位置的最优解还包括在每次更新后，还判断
Figure BDA0002046748410000121
与
Figure BDA0002046748410000122
之间的距离是否小于γ。如果小于并且两次的飞行轨迹差大于阈值，则继续更新；如果大于，则将第m次(即上一次)更新的飞行轨迹作为该路径下的最优飞行轨迹，将第m次更新的切换点作为该路径下切换位置的最优解。
步骤240：将所有可行路径下的最优飞行轨迹进行比较，获得最短的飞行轨迹，作为无人机的最优飞行轨迹。
步骤250：输出无人机的最优飞行轨迹。
实施例2
本申请还提供了与上述方法对应的网联无人机的飞行轨迹确定系统，如图6所示，该系统包括初始化模块610、可行性分析模块620、切换位置最优解获得模块630、飞行轨迹确定模块640以及输出模块650。
初始化模块610用于输入起点u0、终点uF以及起点u0与终点uF之间的基站位置，起点和终点不在同一基站的覆盖范围内。
可行性分析模块620与初始化模块610、切换位置最优解获得模块630和输出模块650连接，可行性分析模块620用于分析各个路径下飞行任务的可行性。
切换位置最优解获得模块630与飞行轨迹确定模块640连接，切换位置最优解获得模块630用于根据无人机的连接状态，基于三角不等式迭代算法获得每个可行路径下基站间切换位置的最优解。
其中，切换位置最优解获得模块630包括初始轨迹创建模块、更新模块、判断模块以及最优解确定模块。
其中，初始轨迹创建模块用于依次连接起点、飞行路径中的各个基站以及终点。
更新模块与初始轨迹创建模块连接，更新模块用于对相邻基站之间的切换位置进行更新。
判断模块与更新模块连接，判断模块用于判断相邻两次更新中飞行轨迹的长度差是否小于阈值。
最优解确定模块与判断模块连接，最优解确定模块用于将最优飞行轨迹对应的切换点作为基站间切换位置的最优解。
飞行轨迹确定模块640与输出模块650连接，飞行轨迹确定模块640用于将所有可行路径下的最优飞行轨迹进行比较，获得最短的飞行轨迹，作为无人机的最优飞行轨迹。
输出模块650用于输出最优飞行轨迹或无可行路径结果。
本申请具有以下有益效果：
1)本申请使网联无人机的飞行轨迹达到最小化，快速找到无人机在多个基站之间的最佳切换位置，在保证无人机安全飞行的前提下使得飞行时间最小化。
2)本申请基于三角不等式迭代算法计算基站间的最佳切换位置，算法复杂度低。
3)本申请通过对飞行任务的可行性分析，使无人机灵活选择具有可行性的飞行路径，从而保证网联无人机的安全性和飞行任务的可行性。
虽然当前申请参考的示例被描述，其只是为了解释的目的而不是对本申请的限制，对实施方式的改变，增加和/或删除可以被做出而不脱离本申请的范围。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种网联无人机的飞行轨迹确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
初始化：输入起点u0、终点uF以及起点u0与终点uF之间的基站位置，所述起点和所述终点不在同一基站的覆盖范围内；
根据无人机的连接状态，基于三角不等式迭代算法获得某一飞行路径下基站间切换位置的最优解；
根据各个路径下基站间的切换位置的最优解确定无人机的最优飞行轨迹；
其中，获得基站间切换位置的最优解包括：
依次连接起点、飞行路径中的各个基站以及终点；
对相邻基站之间的切换位置进行更新；
判断本次更新与上次更新中飞行轨迹的长度差是否小于阈值；
若否，则继续更新，直至飞行轨迹长度差小于阈值；若是，则将最优飞行轨迹对应的切换点作为该路径下基站间切换位置的最优解；
若无人机处于实时连接的状态，则对相邻基站之间的切换位置进行更新具体包括：
将起点u0、起点u0与终点uF之间的N个基站{g1,..,gN}以及终点uF顺次连接；
第一次更新：基站gi和gi+1的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第一切换点
Figure FDA0002418203440000011
一共有N-1个第一切换点
Figure FDA0002418203440000012
其中，
Figure FDA0002418203440000013
表示第一次更新中的第i个切换点；
随后的更新中，按照第二次更新和第三次更新的方式交替进行；
第二次更新：起点u0和切换点
Figure FDA0002418203440000014
的连线与基站g2覆盖边缘的交点作为第二切换点
Figure FDA0002418203440000015
切换点
Figure FDA0002418203440000016
和
Figure FDA0002418203440000017
的连线与基站gi+1覆盖边缘的交点作为第三切换点
Figure FDA0002418203440000018
一共有N-2个第三切换点
Figure FDA0002418203440000019
其中，
Figure FDA00024182034400000110
表示第二次更新中的第i个切换点；
第三次更新：切换点
Figure FDA0002418203440000021
和
Figure FDA0002418203440000022
的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第四切换点
Figure FDA0002418203440000023
一共有N-2个第四切换点
Figure FDA0002418203440000024
终点uF和最后一个第三切换点
Figure FDA0002418203440000025
的连线与基站gN-1覆盖边缘的交点作为第五切换点
Figure FDA0002418203440000026
其中，
Figure FDA0002418203440000027
表示第三次更新中的第i个切换点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括获得基站间切换位置的最优解之前，分析无人机飞行任务的可行性。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，无人机处于实时连接状态时，若某一路径下，起点与终点之间的所有基站均满足下述公式，则通过该路径执行的飞行任务是可行的：
||u-gi||≤R
||u0-gi||≤R
||uF-gj||≤R
||gi+1-gi||≤2R
其中，i≠j，u为无人机的位置，gi为起点与终点之间的第i个基站，gi+1为起点与终点之间的第i+1个基站，gj为起点与终点之间的第j个基站，R为基站的最大覆盖范围的半径。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在无人机处于短时间失去连接的状态时，若某一路径下，起点与终点之间的所有基站中至少一组相邻基站满足下述公式：
||u-gi||≤R
||u0-gi||≤R
||uF-gj||≤R
||gi+1-gi||≤2R+γ
并且，其他的相邻基站满足下述公式，则通过该路径执行的飞行任务是可行的：
||u-gi||≤R
||u0-gi||≤R
||uF-gj||≤R
||gi+1-gi||≤2R
其中，i≠j，u为无人机的位置，gi为起点与终点之间的第i个基站，gi+1为起点与终点之间的第i+1个基站，gj为起点与终点之间的第j个基站，R为基站的最大覆盖范围的半径，2R+γ为无交叉的两个基站的最大直线距离。
5.一种网联无人机的飞行轨迹确定系统，其特征在于，包括初始化模块、切换位置最优解获得模块以及飞行轨迹确定模块；
其中，初始化模块用于输入起点u0、终点uF以及起点u0与终点uF之间的基站位置，所述起点和所述终点不在同一基站的覆盖范围内；
切换位置最优解获得模块用于根据无人机的连接状态，基于三角不等式迭代算法获得某一飞行路径下基站间切换位置的最优解；
飞行轨迹确定模块用于根据各个路径下基站间的切换位置的最优解确定无人机的最优飞行轨迹；
其中，切换位置最优解获得模块包括初始轨迹创建模块、更新模块、判断模块以及最优解确定模块；
其中，初始轨迹创建模块用于依次连接起点、飞行路径中的各个基站以及终点；
更新模块用于对相邻基站之间的切换位置进行更新；
判断模块用于判断本次更新与上次更新中飞行轨迹的长度差是否小于阈值；
最优解确定模块用于将最优飞行轨迹对应的切换点作为该路径下基站间切换位置的最优解；
其中，更新模块包括初始化子模块、第一次更新子模块、第二次更新子模块以及第三次更新子模块；
其中，若无人机处于实时连接的状态，则：
初始化子模块用于将起点u0、起点u0与终点uF之间的N个基站{g1,..,gN}以及终点uF顺次连接；
第一次更新子模块用于将基站gi和gi+1的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第一切换点
Figure FDA0002418203440000041
一共有N-1个第一切换点
Figure FDA0002418203440000042
其中，
Figure FDA0002418203440000043
表示第一次更新中的第i个第一切换点；
第二次更新子模块用于将起点u0和切换点
Figure FDA0002418203440000044
的连线与基站g2覆盖边缘的交点作为第二切换点
Figure FDA0002418203440000045
将切换点
Figure FDA0002418203440000046
和
Figure FDA0002418203440000047
的连线与基站gi+1覆盖边缘的交点作为第三切换点
Figure FDA0002418203440000048
一共有N-2个第三切换点
Figure FDA0002418203440000049
Figure FDA00024182034400000410
表示第二次更新中的第i个切换点；
第三次更新子模块用于将切换点
Figure FDA00024182034400000411
和
Figure FDA00024182034400000412
的连线与基站gi覆盖边缘的交点作为第四切换点
Figure FDA00024182034400000413
一共有N-2个第四切换点
Figure FDA00024182034400000414
将终点uF和最后一个切换点
Figure FDA00024182034400000415
的连线与基站gN-1覆盖边缘的交点作为第五切换点
Figure FDA00024182034400000416
其中，
Figure FDA00024182034400000417
表示第三次更新中的第i个切换点。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括可行性分析模块，用于分析飞行任务的可行性。
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