CN116360498B - 一种无人机路线规划方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种无人机路线规划方法、装置及电子设备，其中，方法包括：接收无人机的飞行任务的起始小区和目的小区；获取所述起始小区和所述目的小区之间的小区集合；根据所述小区集合获取所述起始小区和所述目的小区之间的无线电接入网集合；获取所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息；根据所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成所述无人机的飞行路线。实施上述实施例，实时监测无人机执行任务对应的区域的环境和通信质量，并且基于环境和通信质量自动规划无人机执行任务的飞行路线。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机路线规划方法、装置及电子设备。
背景技术
当前，无人机技术发展已比较成熟，越来越多的领域利用无人机在空中作业完成一些特殊任务，其不仅成本较低且具有灵活性高和易操控的特点。虽然无人机不用担心驾驶员的安全问题，但也使得无人机在受到外部环境的影响时，可能影响无人机飞行的连续性和安全性。尤其是对于3GPP网络接入操作的无人机而言，在执行某些任务的过程中需要可靠的实时传输数据，例如：灾难救援、生物监测等。
在此情况下，可以借助5G网络提供的广域、高质量和安全的连接，监控飞行控制链路的实时性能和稳定性，以确保飞行的连续性和安全性，使无人机能够在PLMN内/PLMN之间稳定高效的执行任务。
无人机在空中执行任务时，无线信号可能会受到地形、障碍物以及天气等因素的影响，引起无线电波的反射、散射等情况，形成多径传播，并且信道也会受到各种噪声干扰，从而降低无人机的通信链路质量。
现有技术中，无人机服务器能够利用5GS实时监控和查看无人机网络状态和位置报告，然而此方法没有考虑到无人机飞行的环境信息，导致无人机执行的任务具有一定的局限性，且无人机的飞行线路主要由操作人员根据无人机的网络状态、位置报告以及驾驶经验来进行选择，智能化程度不高。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种无人机规划方法、装置及的电子设备，能够实时监测无人机执行任务对应的区域的环境和通信质量，并且基于环境和通信质量自动规划无人机执行任务的飞行路线。
第一方面，本申请实施例提供了一种无人机的路线规划方法，包括：
接收无人机的飞行任务的起始小区和目的小区；
获取所述起始小区和所述目的小区之间的小区集合；
根据所述小区集合获取所述起始小区和所述目的小区之间的无线电接入网集合；
获取所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息；
根据所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成所述无人机的飞行路线。
在上述实现过程中，基于无人机的飞行任务的起始小区和目的小区，能够确定起始小区和目的小区之间的小区集合，基于小区集合，进一步确定出起始小区和目的小区之间的无线电接入网集合，通过获取无线电接入网集合的环境信息和服务质量信息，能够实现对无人机执行任务中所有飞行路线的全方位监测。通过无线电接入网集合的环境信息和服务质量信息，能够选择最适合无人机执行任务时的飞行路线，保证无人机执行过程中的通信质量。
进一步地，所述根据所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成所述无人机的飞行路线，包括：
根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息将所述无线电接入网集合中的无线电接入网分类，得到分类后的无线电接入网；
根据分类后的无线电接入网生成所述无人机的飞行路线。
在上述实现过程中，通过对无线电接入网进行分类，对无线电接入网的通信质量有进一步的把我，基于分类后无线电接入网生成无人机的飞行路线，保证无人机在飞行路线上的通信质量。
进一步地，所述根据所述每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息将所述无线电接入网集合中的无线电接入网分类，得到分类后的无线电接入网，包括：
步骤一：根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成每个无线电接入网的监测信息；
步骤二：然后计算任意两个监测信息之间的相似度，根据相似度最高的第一数量的监测信息生成新监测信息；
步骤三：重复步骤二，当满足预设条件时，将当前的监测信息对应的无线电接入网作为所述分类后的无线电接入网。
在上述实现过程中，根据环境信息和服务质量信息生成每个无线电接入网的监测信息，基于无线每个无线电接入网的监测信息的相似度对无线电接入网进行分类，对无线电接入网的通信质量进行进一步细分，基于分类后的无线电接入网生成无人机的飞行路线，精准把控无人机飞行路线上的通信质量。
进一步地，所述根据分类后的无线电接入网生成所述无人机的飞行路线，包括：
构建所述无线电接入网集合对应的有向图，所述有向图的节点为所述无线电接入网集合中的无线电接入网；
根据所述有向图的节点之间的距离和所述有向图的节点所属的分类生成所述无人机的飞行路线。
在上述实现过程中，有向图包括了无线电接入网集合中的无线电接入网之间的位置顺序信息，基于有向图节点之间的距离和有向图的节点所属的分类生成的飞行路线保证了无人机在飞行时保持较低的能量消耗和较高的通信质量。
进一步地，所述构建所述无线电接入网集合对应的有向图，包括：
将无线电接入网集合中的无线电接入网作为节点生成节点图；
在所述节点图中生成任意的第一节点到所述第一节点对应的第二节点的连线；
所述第一节点到终点节点的距离大于所述第二节点到所述终点节点的距离；
所述终点节点为所述飞行任务的目的地对应的节点。
在上述实现过程中，基于位置顺序生成了以无线电接入网为节点的有向图，使有向图中的连线包括了距离信息和位置信息，有利于生成具有较低能源消耗的飞行路线。
进一步地，所述根据所述有向图的节点之间的距离和所述有向图的节点的类别生成所述无人机的飞行路线，包括：
步骤一：根据有向图的相邻节点之间的距离和所述有向图的节点的类别生成所述有向图中相邻节点的资源耗费；
步骤二：将与起始节点之间的资源耗费最小的节点确定为当前未处理节点；
步骤三：根据所述起始节点和所述当前未处理节点之间的资源、所述当前未处理节点和所述当前未处理节点的相邻节点之间的资源耗费生成所述起始节点和所述当前未处理节点的相邻节点之间的最小资源耗费；
步骤四：更新所述当前未处理节点为已处理节点；
步骤五：重复步骤二到步骤四，直至所述有向图中除了终点节点之外的其他节点都更新为已处理节点；
步骤六：根据所述有向图中的节点之间的最小资源耗费生成所述无人机的飞行路线。
在上述实现过程中，通过根据节点分类和距离计算节点之间的最小资源耗费，保证飞行路线的选择综合考虑了通信质量和能源消耗。
进一步地，通过以下公式获取有向图中相邻节点之间的资源耗费；
LAB＝DAB+λBCB，
LAB为相邻节点的资源耗费，DAB为相邻节点之间的距离，CB为节点类别，λB为惩罚因子。
进一步地，所述根据所述小区集合获取所述起始小区和所述目的小区之间的无线电接入网集合，包括：
步骤一：生成初始无线电接入网集合，将起始无线电接入网添加到初始无线电接入网集合，所述初始无线电接入网为所述飞行任务的起始地所在的无线电接入网；
步骤二：将起始无线电接入网作为当前无线电接入网；
步骤三：将处于无人机的最大转角之内且和所述当前无线电接入网的作用范围重叠的无线电接入网作为新的当前无线电接入网并将所述新的当前无线电接入网添加到所述初始无线电接入网集合；
步骤四：将无人机的最大转角之内且与所述新的当前无线电接入网作用范围重叠的无线电接入网作为新的当前无线电接入网并所述新的当前无线电接入网添加到所述初始无线电接入网集合；
步骤五：重复步骤四，直至所述初始无线电接入网集合中包括终点无线电接入网，得到所述无线电接入网集合。
在上述实现过程中，无人机的转角放映无人机的最大飞行范围，根据无人机的最大转角循环寻找无线电接入网，最终生成了无人机在执行飞行任务中可能经过的无线电接入网，对飞行任务覆盖的区域进行全面监控，保证生成最适合的无人机飞行路线。
第二方面，本申请实施例提供一种无人机路线规划装置，包括：
接收模块，用于接收无人机的飞行任务的起始小区和目的小区；
小区集合获取模块，用于获取所述起始小区和所述目的小区之间的小区集合；
无线电接入网集合获取模块，用于根据所述小区集合获取所述起始小区和所述目的小区之间的无线电接入网集合；
监测信息获取模块，用于获取所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息；
无人机路线规划模块，用于根据所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成所述无人机的飞行路线。
第三方面，本申请实施例提供的一种电子设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的方法的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的无人机路线规划方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的无人机路线规划方法的另一流程示意图；
图3为本申请实施例提供的有向图的示意图；
图4为本申请实施例提供的无线电接入网集合的示意图；
图5为本申请实施例提供的无人机路线规划装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将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描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面为本申请实施例涉及到的名词，包括：5G系统(5G System，5GS)、无人驾驶飞机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)、无人机系统流量管理(UAS Traffic Management，UTM)、无人机系统服务提供商(Service Supplier，USS)、无线接入网，即基站(RadioAccess Network，RAN)、接入和移动性管理功能(Access and Mobility ManagementFunction，AMF)、会话管理功能(Session Management Function，SMF)、策略控制功能(Policy Control Function，PCF)、用户面功能(User Plane Function，UPF)、无人驾驶空中系统网络功能(Uncrewed Aerial Systems Network Function，UAS-NF)、公共陆地移动网(Public Land Mobile Network，PLMN)、服务质量(Quality of Service，QoS)、协议数据单元(Protocol Data Unit，PDU)。
实施例1
参见图1，本申请实施例提供一种无人机路线规划方法，包括；
S11：接收无人机的飞行任务的起始小区和目的小区；
在一些实施例中，小区也称蜂窝小区，是指在蜂窝移动通信系统中，其中的一个基站或基站的一部分(扇形天线)所覆盖的区域，在这个区域内移动台可以通过无线信道可靠地与基站进行通信。
为了使本申请实施例提供的方法更加清楚，本申请实施例以5G系统中各个网元的执行动作对本申请实施例的方法进行详细阐述，参见图2，实际的通讯过程包括：
S21：无人机向5G系统发起注册请求，5GS向USS/UTM请求授权和认证该无人机，USS/UTM对无人机进行授权和认证并将结果通过5GS返回无人机；当无人机授权和认证成功时，进一步建立到USS/UTM的PDU会话；
S22：无人机向USS/UTM请求规划飞行任务路径，请求消息中包含无人机标识信息、任务类型(如：灾难救援、生物监测等)、起始地点、途经点(需要时存在)、目的地点、最大飞行速度、最高飞行高度、最大飞行仰角、最大转弯半径、电池续航状态、任务过程中的QoS需求、任务时限等信息；
S23：USS/UTM接收到无人机的请求消息后向UAS-NF发起事件报告请求，请求消息中包含事件标识信息，标识信息具体为通信链路状况、起始地点、途经点需要时存在、目的地点。
S12：获取起始小区和目的小区之间的小区集合；
示例性地，参见图2，通信过程可以包括；
S204：UAS-NF将无人机请求确定无人机起始地点、目的地点和/或途经点对应的小区，并确定由起始小区到目的小区之间的小区集合。
S13：根据小区集合获取起始小区和目的小区之间的无线电接入网集合；
S14：获取无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息；
示例性地，实际的通信过程可以包括：
S205：UAS-NF向AMF发起环境监测请求，请求消息中包含RAN集合信息，定时监测信息(如：每30s监测一次数据)；
S206；AMF将环境监测请求发送给RAN集合中的各个RAN；
S207：RAN响应AMF的请求；
S208：AMF响应UAS-NF的请求；
S209；UAS-NF向UPF发起QoS监测请求，请求消息中包含：定时监测信息，如每30s监测一次数据；
S210：UPF为了监测服务质量信息，首先通过N4会话更新消息向SMF发起QoS监测请求，SMF向PCF获取QoS监测策略，并响应SMF，SMF根据QoS监测策略生成监测配置分别下发给RAN和UPF；
S211：UPF响应UAS-NF；
S212；RAN定期将环境信息上报给AMF，AMF转发数据到UAS-NF，环境信息包括风力、风向、气温、光照强度、空气湿度、空气能见度、降水情况、海拔、信号覆盖范围内建筑物/障碍物分布情况等；
S213；UPF定期将服务质量信息上报给UAS-NF。
S15：根据无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成无人机的飞行路线。
在一些实施例中，环境信息包括：风力、风向、气温、光照强度、空气湿度、空气能见度、降水情况、海拔、信号覆盖范围内建筑物/障碍物分布情况等。
在上述实现过程中，基于无人机的飞行任务的起始小区和目的小区，能够确定起始小区和目的小区之间的小区集合，基于小区集合，进一步确定出起始小区和目的小区之间的无线电接入网集合，通过获取无线电接入网集合的环境信息和服务质量信息，能够实现对无人机执行任务中所有飞行路线的全方位监测。通过无线电接入网集合的环境信息和服务质量信息，能够选择最适合无人机执行任务时的飞行路线，保证无人机执行过程中的通信质量。
在一些实施例中，S15包括：
根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息将无线电接入网集合中的无线电接入网分类，得到分类后的无线电接入网；
根据分类后的无线电接入网生成无人机的飞行路线。
在上述实现过程中，通过对无线电接入网进行分类，对无线电接入网的通信质量有进一步的把我，基于分类后无线电接入网生成无人机的飞行路线，保证无人机在飞行路线上的通信质量。
在一些实施例中，根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息将无线电接入网集合中的无线电接入网分类，得到分类后的无线电接入网，包括：
步骤一：根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成每个无线电接入网的监测信息；
步骤二：然后计算任意两个监测信息之间的相似度，根据相似度最高的第一数量的监测信息生成新监测信息；
步骤三：重复步骤二，当满足预设条件时，将当前的监测信息对应的无线电接入网作为分类后的无线电接入网。
示例性地，首先基于环境信息和服务质量信息将RAN进行分类，根据各RAN的即环境信息和服务质量将无线电接入网划分为多个类别，具体过程如下：
将环境信息和服务质量信息进行拼接，形成一个数据集，即数据集中的每个样本代表某一时刻某个RAN的环境信息和服务质量信息；将每个样本即RAN看作一类，然后计算任意两个样本之间的距离得到一个相似度矩阵，相似度可以由欧氏距离、曼哈顿距离、切比雪夫距离、马氏距离中的一个或多个，并从中挑选出相似度最高即具有最新小距离的两个样本构成一个新的类别。计算新类别与其他类别的相似度，更新相似度矩阵，将相似度最高的两个类别合并成一个新的类别，重复上述步骤，直到满足设置的聚类个数或其他条件。
在上述实现过程中，根据环境信息和服务质量信息生成每个无线电接入网的监测信息，基于无线每个无线电接入网的监测信息的相似度对无线电接入网进行分类，对无线电接入网的通信质量进行进一步细分，基于分类后的无线电接入网生成无人机的飞行路线，精准把控无人机飞行路线上的通信质量。
在一些实施例中，根据分类后的无线电接入网生成无人机的飞行路线，包括：
构建无线电接入网集合对应的有向图，有向图的节点为无线电接入网集合中的无线电接入网；
根据有向图的节点之间的距离和有向图的节点所属的分类生成无人机的飞行路线。
在上述实现过程中，有向图包括了无线电接入网集合中的无线电接入网之间的位置顺序信息，基于有向图节点之间的距离和有向图的节点所属的分类生成的飞行路线保证了无人机在飞行时保持较低的能量消耗和较高的通信质量。
在一些实施例中，将无线电接入网集合中的无线电接入网作为节点生成节点图；
在节点图中生成任意的第一节点到第一节点对应的第二节点的连线；
第一节点到终点节点的距离大于第二节点到终点节点的距离；
终点节点为飞行任务的目的地对应的节点。
示例性地，参见图3，基于RAN集合构建有向图，两节点之间有连线依据为：对于两个节点A和B，当且仅当节点A与终点节点之间的距离大于等于节点B与终点节点之间的距离时，存在节点A到节点B的有向连线，根据有向图中各个节点之间的距离以及节点的类别可以实现最优航线规划。
在上述实现过程中，基于位置顺序生成了以无线电接入网为节点的有向图，使有向图中的连线包括了距离信息和位置信息，有利于生成具有较低能源消耗的飞行路线。
在一些实施例中，根据有向图的节点之间的距离和有向图的节点的类别生成无人机的飞行路线，包括：
步骤一：根据有向图的相邻节点之间的距离和有向图的节点的类别生成有向图中相邻节点的资源耗费；
步骤二：将与起始节点之间的资源耗费最小的节点确定为当前未处理节点；
步骤三：根据起始节点和当前未处理节点之间的资源、当前未处理节点和当前未处理节点的相邻节点之间的资源耗费生成起始节点和当前未处理节点的相邻节点之间的最小资源耗费；
步骤四：更新当前未处理节点为已处理节点；
步骤五：重复步骤二到步骤四，直至有向图中除了终点节点之外的其他节点都更新为已处理节点；
步骤六：根据有向图中的节点之间的最小资源耗费生成无人机的飞行路线。
示例性地，首先，已处理队列为空，找出从起始节点RAN-1出发，确定前资源耗费最小的未处理节点，对于该节点的邻居，检查是否有前往他们的更小资源耗费的路径，如果有，则更新其资源耗费；将该节点加入已处理队列中，后续不再处理该节点；重复上述步骤，直到图中除了终点节点的所有节点都进行了检查；选择最小资源耗费的路径节点得到最终路径。
在上述实现过程中，通过根据节点分类和距离计算节点之间的最小资源耗费，保证飞行路线的选择综合考虑了通信质量和能源消耗。
在一些实施例中，将通过以下公式获取有向图中相邻节点之间的资源耗费；
LAB＝DAB+λBCB，
LAB为相邻节点的资源耗费，DAB为相邻节点之间的距离，CB为节点类别，λB为惩罚因。
具体地，DAB为两个基站之间的实际距离。
在一些实施例中，根据小区集合获取起始小区和目的小区之间的无线电接入网集合，包括：
步骤一：生成初始无线电接入网集合，将起始无线电接入网添加到初始无线电接入网集合，初始无线电接入网为飞行任务的起始地所在的无线电接入网；
步骤二：将起始无线电接入网作为当前无线电接入网；
步骤三：将处于无人机的最大转角之内且和当前无线电接入网的作用范围重叠的无线电接入网作为新的当前无线电接入网并将新的当前无线电接入网添加到初始无线电接入网集合；
步骤四：将无人机的最大转角之内且与新的当前无线电接入网作用范围重叠的无线电接入网作为新的当前无线电接入网并新的当前无线电接入网添加到初始无线电接入网集合；
步骤五：重复步骤四，直至初始无线电接入网集合中包括终点无线电接入网，得到无线电接入网集合。
示例性地，如图4所示，RAN-1为飞行任务的起始地点对应的无线接入网(基站)，圆圈代表其信号覆盖范围，RAN-n为飞行任务的目的地的无线接入网(基站)。首先，基于RAN-1与RAN-n的连线，选择无人机的最大转角之内且与RAN-1信号覆盖范围重叠的RAN-2和RAN-3；其次，根据上述所选的RAN-2和RAN-3，再分别基于两者与RAN-n之间的连线选择无人机的最大转角之内且与两者信号覆盖范围重叠的基站，对于RAN-2，所选基站为RAN-5和RAN5，对于RAN-3，所选基站为RAN-6，而RAN-4不在所选范围；以此类推，直到所选基站包括RAN-n为止，将上述所选基站构成RAN集合。
实施例2
参见图5，本申请实施例提供一种无人机路线规划装置，包括：
接收模块1，用于接收无人机的飞行任务的起始小区和目的小区；
小区集合获取模块2，用于获取起始小区和目的小区之间的小区集合；
无线电接入网集合获取模块3，用于根据小区集合获取起始小区和目的小区之间的无线电接入网集合；
监测信息获取模块4，用于获取无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息；
无人机路线规划模块5，用于根据无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成无人机的飞行路线。
在一些实施例中，无人机路线规划模块5还用于根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息将所述无线电接入网集合中的无线电接入网分类，得到分类后的无线电接入网；
根据分类后的无线电接入网生成所述无人机的飞行路线。
在一些实施例中，无人机路线规划模块5还用于执行以下步骤：步骤一：根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成每个无线电接入网的监测信息；
步骤二：然后计算任意两个监测信息之间的相似度，根据相似度最高的第一数量的监测信息生成新监测信息；
步骤三：重复步骤二，当满足预设条件时，将当前的监测信息对应的无线电接入网作为所述分类后的无线电接入网。
在一些实施例中，无人机路线规划模块5还用于构建所述无线电接入网集合对应的有向图，所述有向图的节点为所述无线电接入网集合中的无线电接入网；
根据所述有向图的节点之间的距离和所述有向图的节点所属的分类生成所述无人机的飞行路线。
在一些实施例中，无人机路线规划模块5还用于将无线电接入网集合中的无线电接入网作为节点生成节点图；
在所述节点图中生成任意的第一节点到所述第一节点对应的第二节点的连线；
所述第一节点到终点节点的距离大于所述第二节点到所述终点节点的距离；
所述终点节点为所述飞行任务的目的地对应的节点。
在一些实施例中，无人机路线规划模块5还用于步骤一：根据有向图的相邻节点之间的距离和所述有向图的节点的类别生成所述有向图中相邻节点的资源耗费；
步骤二：将与起始节点之间的资源耗费最小的节点确定为当前未处理节点；
步骤三：根据所述起始节点和所述当前未处理节点之间的资源、所述当前未处理节点和所述当前未处理节点的相邻节点之间的资源耗费生成所述起始节点和所述当前未处理节点的相邻节点之间的最小资源耗费；
步骤四：更新所述当前未处理节点为已处理节点；
步骤五：重复步骤二到步骤四，直至所述有向图中除了终点节点之外的其他节点都更新为已处理节点；
步骤六：根据所述有向图中的节点之间的最小资源耗费生成所述无人机的飞行路线。
在一些实施例中，无人机路线规划模块5还用于通过以下公式获取有向图中相邻节点之间的资源耗费；
LAB＝DAB+λBCB，
LAB为相邻节点的资源耗费，DAB为相邻节点之间的距离，CB为节点类别，λB为惩罚因子。
在一些实施例中，小区集合获取模块2还用于执行以下方法：步骤一：生成初始无线电接入网集合，将起始无线电接入网添加到初始无线电接入网集合，所述初始无线电接入网为所述飞行任务的起始地所在的无线电接入网；
步骤二：将起始无线电接入网作为当前无线电接入网；
步骤三：将处于无人机的最大转角之内且和所述当前无线电接入网的作用范围重叠的无线电接入网作为新的当前无线电接入网并将所述新的当前无线电接入网添加到所述初始无线电接入网集合；
步骤四：将无人机的最大转角之内且与所述新的当前无线电接入网的作用范围重叠的无线电接入网作为新的当前无线电接入网并所述新的当前无线电接入网添加到所述初始无线电接入网集合；
步骤五：重复步骤四，直至所述初始无线电接入网集合中包括终点无线电接入网，得到所述无线电接入网集合。
本申请还提供一种电子设备，请参见图6，图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。电子设备可以包括处理器61、通信接口62、存储器63和至少一个通信总线64。其中，通信总线64用于实现这些组件直接的连接通信。其中，本申请实施例中电子设备的通信接口62用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。处理器61可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。
上述的处理器61可以是通用处理器，包括中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器61也可以是任何常规的处理器等。
存储器63可以是，但不限于，随机存取存储器(无线电接入网dom Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。存储器63中存储有计算机可读取指令，当计算机可读取指令由处理器61执行时，电子设备可以执行上述方法实施例涉及的各个步骤。
可选地，电子设备还可以包括存储控制器、输入输出单元。
存储器63、存储控制器、处理器61、外设接口、输入输出单元各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线64实现电性连接。处理器61用于执行存储器63中存储的可执行模块，例如电子设备包括的软件功能模块或计算机程序。
输入输出单元用于提供给用户创建任务以及为该任务创建启动可选时段或预设执行时间以实现用户与服务器的交互。输入输出单元可以是，但不限于，鼠标和键盘等。
可以理解，图6所示的结构仅为示意，电子设备还可包括比图6中所示更多或者更少的组件，或者具有与图6所示不同的配置。图6中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有指令，当指令在计算机上运行时，计算机程序被处理器执行时实现方法实施例的方法，为避免重复，此处不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，无线电接入网dom Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上，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权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (4)
1.一种无人机路线规划方法，其特征在于，包括：
接收无人机的飞行任务的起始小区和目的小区；
获取所述起始小区和所述目的小区之间的小区集合；
根据所述小区集合获取所述起始小区和所述目的小区之间的无线电接入网集合；
获取所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息；
根据所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成所述无人机的飞行路线；
所述根据所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成所述无人机的飞行路线，包括：
根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息将所述无线电接入网集合中的无线电接入网分类，得到分类后的无线电接入网；
根据分类后的无线电接入网生成所述无人机的飞行路线；
所述根据所述每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息将所述无线电接入网集合中的无线电接入网分类，得到分类后的无线电接入网，包括：
步骤一：根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成每个无线电接入网的监测信息；
步骤二：然后计算任意两个监测信息之间的相似度，根据相似度最高的第一数量的监测信息生成新监测信息；
步骤三：重复步骤二，当满足预设条件时，将当前的监测信息对应的无线电接入网作为所述分类后的无线电接入网；
所述根据分类后的无线电接入网生成所述无人机的飞行路线，包括：
构建所述无线电接入网集合对应的有向图，所述有向图的节点为所述无线电接入网集合中的无线电接入网；
根据所述有向图的节点之间的距离和所述有向图的节点所属的分类生成所述无人机的飞行路线；
所述构建所述无线电接入网集合对应的有向图，包括：
将无线电接入网集合中的无线电接入网作为节点生成节点图；
在所述节点图中生成任意的第一节点到所述第一节点对应的第二节点的连线；
所述第一节点到终点节点的距离大于所述第二节点到所述终点节点的距离；
所述终点节点为所述飞行任务的目的地对应的节点；
所述根据所述有向图的节点之间的距离和所述有向图的节点的类别生成所述无人机的飞行路线，包括：
步骤一：根据有向图的相邻节点之间的距离和所述有向图的节点的类别生成所述有向图中相邻节点的资源耗费；
步骤二：将与起始节点之间的资源耗费最小的节点确定为当前未处理节点；
步骤三：根据所述起始节点和所述当前未处理节点之间的资源、所述当前未处理节点和所述当前未处理节点的相邻节点之间的资源耗费生成所述起始节点和所述当前未处理节点的相邻节点之间的最小资源耗费；
步骤四：更新所述当前未处理节点为已处理节点；
步骤五：重复步骤二到步骤四，直至所述有向图中除了终点节点之外的其他节点都更新为已处理节点；
步骤六：根据所述有向图中的节点之间的最小资源耗费生成所述无人机的飞行路线；通过以下公式获取有向图中相邻节点之间的资源耗费；
LAB＝DAB+λBCB，
LAB为相邻节点的资源耗费，DAB为相邻节点之间的距离，CB为节点类别，λB为惩罚因子。
2.根据权利要求1所述的无人机路线规划方法，其特征在于，所述根据所述小区集合获取所述起始小区和所述目的小区之间的无线电接入网集合，包括：
步骤一：生成初始无线电接入网集合，将起始无线电接入网添加到初始无线电接入网集合，所述初始无线电接入网为所述飞行任务的起始地所在的无线电接入网；
步骤二：将起始无线电接入网作为当前无线电接入网；
步骤三：将处于无人机的最大转角之内且和所述当前无线电接入网的作用范围重叠的无线电接入网作为新的当前无线电接入网并将所述新的当前无线电接入网添加到所述初始无线电接入网集合；
步骤四：将无人机的最大转角之内且与所述新的当前无线电接入网的作用范围重叠的无线电接入网作为新的当前无线电接入网并所述新的当前无线电接入网添加到所述初始无线电接入网集合；
步骤五：重复步骤四，直至所述初始无线电接入网集合中包括终点无线电接入网，得到所述无线电接入网集合。
3.一种无人机路线规划装置，其特征在于，包括：接收模块，用于接收无人机的飞行任务的起始小区和目的小区；
小区集合获取模块，用于获取所述起始小区和所述目的小区之间的小区集合；
无线电接入网集合获取模块，用于根据所述小区集合获取所述起始小区和所述目的小区之间的无线电接入网集合；
监测信息获取模块，用于获取所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息；
无人机路线规划模块，用于根据所述无线电接入网集合中的无线电接入网的环境信息和服务质量信息生成所述无人机的飞行路线；
无人机路线规划模块还用于根据每个无线电接入网的环境信息和服务质量信息将所述无线电接入网集合中的无线电接入网分类，得到分类后的无线电接入网；
根据分类后的无线电接入网生成所述无人机的飞行路线；
无人机路线规划模块还用于构建所述无线电接入网集合对应的有向图，所述有向图的节点为所述无线电接入网集合中的无线电接入网；
根据所述有向图的节点之间的距离和所述有向图的节点所属的分类生成所述无人机的飞行路线；
无人机路线规划模块还用于将无线电接入网集合中的无线电接入网作为节点生成节点图；
在所述节点图中生成任意的第一节点到所述第一节点对应的第二节点的连线；
所述第一节点到终点节点的距离大于所述第二节点到所述终点节点的距离；
所述终点节点为所述飞行任务的目的地对应的节点；
无人机路线规划模块；还用于执行步骤一：根据有向图的相邻节点之间的距离和所述有向图的节点的类别生成所述有向图中相邻节点的资源耗费；
步骤二：将与起始节点之间的资源耗费最小的节点确定为当前未处理节点；
步骤三：根据所述起始节点和所述当前未处理节点之间的资源、所述当前未处理节点和所述当前未处理节点的相邻节点之间的资源耗费生成所述起始节点和所述当前未处理节点的相邻节点之间的最小资源耗费；
步骤四：更新所述当前未处理节点为已处理节点；
步骤五：重复步骤二到步骤四，直至所述有向图中除了终点节点之外的其他节点都更新为已处理节点；
步骤六：根据所述有向图中的节点之间的最小资源耗费生成所述无人机的飞行路线；
无人机路线规划模块5还用于通过以下公式获取有向图中相邻节点之间的资源耗费；
LAB＝DAB+λBCB，
LAB为相邻节点的资源耗费，DAB为相邻节点之间的距离，CB为节点类别，λB为惩罚因子。
4.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1或2所述的方法的步骤。
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| CN116360498A CN116360498A (zh) | 2023-06-30 |
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