CN110809252B - 一种基于无人机的突发事件应急通信方法与*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机的突发事件应急通信方法与***，所述方法包括：在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建地面无线节点投放位置；采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；驱动无线通信中继无人机飞往地面无线节点投放位置，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；驱动无线通信中继无人机按照规划飞行路径进入簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信。本发明能够基于无人机快速构建立体化的无线通信***，并对网络资源进行实时动态优化配置。

Description

一种基于无人机的突发事件应急通信方法与***

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种基于无人机的突发事件应急通信方法与***。

背景技术

随着城市基础建设的快速发展，对城市公共事件进行有效的监测与监控，是及时高效应对该类事件的重要基础。其中，突发事件应急网络是突发性环境事件处理的首要环节，是对事件及时正确进行应急处理、减少事件危害和制定恢复措施的根本依据；因此，构建城市公共突发事件应急网络，占据着重要的位置。尤其是特大型城市进入城市公共突发事件高发期时，突发紧急事件会给人民造成不可挽回的生命与财产损失，给国家及城市的持续性发展带来不良的影响。

2006年，东北大学，纪鹏团队当前建筑灾难应急与救援工作中存在的诸多亟需解决的问题，提出将先进的无线传感器网络技术应用于建筑安全领域的可能性和必要性；重点分析了无线传感器网络的最优覆盖策略、网络与传统安全***融合技术、定位与救援算法、节能策略、动态管理以及数据管理等关键技术,讨论了这些技术的实现方法。2009年，交通运输部水运科学研究所张秀菊等人，提出了基于无线传感器网络的危险品灾难应急救援的网络体系结构和软件功能设计，为无线传感器网络在危险品灾难应急救援中的应用提供参考。2014总后后勤科学技术研究所与北京理工大学，来欣等人针对北斗卫星导航***和无线传感器网络的广泛应用，提出了一种基于北斗卫星导航***和无线传感器网络融合的应急救灾指挥***设计方案。在自然灾害、人为破坏以及***故障下,基于蜂窝的移动通信***、无线网络***无法进行正常工作，因此设计了基于北斗卫星卫星导航***和无线传感器网络融合的应急救灾指挥***。

但是，在对现有技术的研究与实践的过程中，本发明的发明人发现，现有技术存在部署难度大、实施周期长、柔性差、节点固定、工作负荷大以及工作效率低等缺陷；另一方面，由于近年来城市公共突发事件呈现出事发地点多变、事件类型繁多、事故扩散立体化、动态化等特点，传统监测网络很难适应上述新特点，不能满足当前城市对公共突发事件管理监测等实际需求。因此，急需突破传统监测网络瓶颈，提供一种能够构建事件应急突发新型网络的方法。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于无人机的突发事件应急通信方法与***，能够基于无人机快速构建应急通信***。

为解决上述问题，本发明的一个实施例提供一种基于无人机的突发事件应急通信方法，至少包括如下步骤：

在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置；

根据所述地面无线节点投放位置以及邻近节点，采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；

驱动无线通信中继无人机飞往所述地面无线节点投放位置的上空，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；

驱动所述无线通信中继无人机按照所述规划飞行路径进入对应的簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信；

分别根据地面网络资源优化方法和空中网络资源优化方法进行应急通信网络资源的分配；

所述地面网络资源优化方法，具体为：

根据地面无线节点的通信负载信息、连接数量和设备量数据，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的簇首节点进行信息甄别；

在判断该地面无线节点需要增加网络资源时，通过对应的簇首节点汇聚节点，增加该地面无线节点的网络资源分配的优先等级。

所述空中网络资源优化方法，具体为：

根据簇首节点的工作状态信息，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的无线通信中继无人机进行信息甄别；

在判断该簇首节点需要增加网络资源时，通过对应的无线通信中继无人机增加其簇首优先级，动态增加网络资源。

进一步地，所述采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置，具体为：

首先判断当前地面坡度是否适合投送地面无线节点，若是，则判定第一次决策结果合适；

判断当前地面坡度是否存在建筑物，若否，则判定第二次决策结果合适；

判断当前位置是否满足无线信号需求，若是，则判定第三次决策结果合适；

满足以上条件后，在无人机完成节点抛洒并记录抛洒位置后，发送至管理中心。

进一步地，所述采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络，具体为：

通过单挑原则选择若干个无线节点子集合，以当前无线节点子集合中的无线节点坐标为点，选取最外圈无线节点的坐标，构建一个对应的多边形；

采用集合算法求取该多边形的质心，选取距离质心最近的3个无线节点为簇首节点，构建分簇无线网络。

进一步地，所述采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络，还包括：

在初始状态时，簇首节点将无线节点的优先级设置为相同的优先等级，并采用竞争模式提供网络服务，将分簇无线网络的组网相关信息发送至无人机。

进一步地，所述按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径，还包括：

根据地面的簇首节点位置信息建立无人机飞行滑翔路径关键点集合，采用蚁群算法求解最优飞行路径；

构建由地面无线节点、簇首节点、无线通信中继无人机和移动基站组成的立体化通信***。

本发明的一个实施例提供了一种基于无人机的突发事件应急通信***，包括：

节点投放模块，用于在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置；

分簇网络构建模块，用于根据所述地面无线节点投放位置以及邻近节点，采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；

飞行路径规划模块，用于驱动无线通信中继无人机飞往所述地面无线节点投放位置的上空，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；

应急数据通信模块，用于驱动所述无线通信中继无人机按照所述规划飞行路径进入对应的簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信；

资源分配模块，用于分别根据地面网络资源优化方法和空中网络资源优化方法进行应急通信网络资源的分配。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的一种基于无人机的突发事件应急通信方法与***，所述方法包括：在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置；根据所述地面无线节点投放位置以及邻近节点，采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；驱动无线通信中继无人机飞往所述地面无线节点投放位置的上空，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；驱动所述无线通信中继无人机按照所述规划飞行路径进入对应的簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信。本发明能够根据突发事件的位置和类型等信息，基于无人机快速构建应急通信***，并采用无人机、地面无线节点和汇聚节点形成立体化的网络通信模块，提高应急通信***的网络质量，通过多源信息核对实现网络资源的动态优化配置。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基于无人机的突发事件应急通信方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种基于无人机的突发事件应急通信方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的实现决策树方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种基于无人机的突发事件应急通信***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

首先介绍本发明可以提供的应用场景，如构建应急通信网络***。

本发明第一实施例：

请参阅图1。

如图1所示，本实施例提供的一种基于无人机的突发事件应急通信方法，至少包括如下步骤：

S101、在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置；

具体的，对于步骤S101，当城市发生突发事件，将相关信息发送给管理中心。首先，驱动投送无人机、飞往事件地点，然后根据地面信息，例如三维坐标、地理状况等信息，依据决策树方法构建适合无线节点投送位置。接着，投送无人机完成节点抛洒，并记录抛洒位置，发往管理中心。

S102、根据所述地面无线节点投放位置以及邻近节点，采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；

具体的，对于步骤S102，地面节点根据自己的位置以及邻近节点，以单挑为原则，采用质心算法选取最近节点为簇首，构建分簇无线网络。其中，所述分簇无线网络包括普通无线节点、采用质心算法求解得到的簇首和中继无人机，这三个部分均采用无线信号连接。

S103、驱动无线通信中继无人机飞往所述地面无线节点投放位置的上空，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；

具体的，对于步骤S103，管理中心驱动无线通信中继无人机飞往地面节点位置上空，按照汇聚节点位置，构建无人机飞行滑翔算法，其中中继无人机数量并不是固定的，其数量与突发环境事件区域面积、中继无人机服务时间相关。具体来讲，面积越大、服务事件越长，需要的中继无人机数量越多。所述的通信中继无人机，配置有地面通信模块、GPS、高性能动力电池等。同时为了管理中心或更加远端移动通信基站、配备有强增益天线的移动通信模块。进而，构建地面无线节点、簇首、无人机中继、移动基站组成的立体化通信***。

S104、驱动所述无线通信中继无人机按照所述规划飞行路径进入对应的簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信。

具体的，对于步骤S104，当无人机按照第三步所示的滑翔轨迹，进入汇聚节点(即簇首节点)通信范围后，首先，广播通信给该簇首节点，然后建立通信连接，并完成数据通信。

在优选的实施例中，如图2所示，所述基于无人机的突发事件应急通信方法，还包括：

S105、分别根据地面网络资源优化方法和空中网络资源优化方法进行应急通信网络资源的分配。

具体的，对于步骤S105，本发明还提供了通过多源信息核对，动态调整网络资源分配的方法，网络资源分配分为地面与空中两种方式。

在优选的实施例中，如图3所示，所述采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置，具体为：

首先判断当前地面坡度是否适合投送地面无线节点，若是，则判定第一次决策结果合适；

判断当前地面坡度是否存在建筑物，若否，则判定第二次决策结果合适；

判断当前位置是否满足无线信号需求，若是，则判定第三次决策结果合适；

满足以上条件后，在无人机完成节点抛洒并记录抛洒位置后，发送至管理中心。

在具体的实施例中，当前投送无人机首先判断当前地面坡度是否合适投送无线节点，如当前位置坡度小于45度，第一次决策结果合适。然后，判断是否存在建筑物，如若无，第二决策为合适。第三，接着判断当前位置是否满足无线信号需求，如若满足，第三次决策为合适。以此类推，满足所有条件后，投送无人机才会泼洒节点，构建适合无线节点投送位置。接着，投送无人机完成节点抛洒，并记录抛洒位置，发往管理中心。

在优选的实施例中，所述采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络，具体为：

通过单挑原则选择若干个无线节点子集合，以当前无线节点子集合中的无线节点坐标为点，选取最外圈无线节点的坐标，构建一个对应的多边形；

采用集合算法求取该多边形的质心，选取距离质心最近的3个无线节点为簇首节点，构建分簇无线网络。

具体的，通过单挑为原则选择出某个无线节点子集合，以当前节点子集合中的无线节点坐标为点，选取最外圈无线节点坐标，构建一个多边形。然后以该多边形为基础，采用集合算法，求取该多变质心。选取距离最近的3个无线节点为簇首节点，构建分簇无线网络。

在优选的实施例中，所述采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络，还包括：

在初始状态时，簇首节点将无线节点的优先级设置为相同的优先等级，并采用竞争模式提供网络服务，将分簇无线网络的组网相关信息发送至无人机。

具体的，初始状态，簇首将所述节点的优先级设置相同数字，即所有节点优先权相同；并采用竞争、先来先得的模式提供服务，并将组网相关信息发送空中无人机，例如通信频段、调制方式、空中传输速率、发射功率、接收灵敏度、网络容量、中继路由深度和网络快速构建时间等信息。

在优选的实施例中，所述按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径，还包括：

根据地面的簇首节点位置信息建立无人机飞行滑翔路径关键点集合，采用蚁群算法求解最优飞行路径；

构建由地面无线节点、簇首节点、无线通信中继无人机和移动基站组成的立体化通信***。

具体的，按照汇聚节点位置建立一个无人机飞行滑翔路径关键点集合，构建无人机飞行滑翔算法，在本实施例中，采用了蚁群算法求解最优飞行路径。从出发点随机选取一个关键点作为下一个路径点，并在该路径上释放信息素；碰到还没飞过的路径，就随机挑选一条路飞行，同时，释放与路径长度有关的信息素；信息素浓度与路径长度成反比；在后来的无人机再次碰到该路径时，就选择信息素浓度较高路径；最优路径上的信息素浓度越来越大，最终找到最优飞行路径。

在具体的实施例中，所述通信中继无人机配置有地面通信模块、GPS、高性能动力电池等。同时为了管理中心或更加远端移动通信基站、配备有强增益天线的移动通信模块。所述地面无线节点即无人机抛洒的节点，包括电源、电池、无线模块、GPS模块、MCU等部件；移动基站通过与中继无人机上的4G或3G模块，构建与中继无人机之间的无线通信通道。进而实现地面无线节点与远端移动基站之间的通信，构建由地面无线节点、簇首节点、无线通信中继无人机和移动基站组成的立体化通信***。

在优选的实施例中，所述地面网络资源优化方法，具体为：

根据地面无线节点的通信负载信息、连接数量和设备量数据，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的簇首节点进行信息甄别；

在判断该地面无线节点需要增加网络资源时，通过对应的簇首节点汇聚节点，增加该地面无线节点的网络资源分配的优先等级。

具体的，地面无线节点，根据自己的通信负载、连接数、设备量等，判断是否需要增加网络资源。并将相关信息发送给簇首(对应的汇聚节点)，簇首完成信息甄别之后，做出相应的回应。当前无线节点，需要增加网络资源时。汇聚节点，增加其优先级，以增加网络资源分配的优先权。

在优选的实施例中，所述空中网络资源优化方法，具体为：

根据簇首节点的工作状态信息，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的无线通信中继无人机进行信息甄别；

在判断该簇首节点需要增加网络资源时，通过对应的无线通信中继无人机增加其簇首优先级，动态增加网络资源。

具体的，初始时，所有簇首优先级相同。当某个簇首，根据自己工作状态，需要增加网络资源时。首先将相关信息发送个中继无人机。完成判断后，无人机增加该簇首优先级，并动态增加网络资源，诸如带宽、逗留时间等。

本实施例提供的一种基于无人机的突发事件应急通信方法，包括：在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置；根据所述地面无线节点投放位置以及邻近节点，采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；驱动无线通信中继无人机飞往所述地面无线节点投放位置的上空，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；驱动所述无线通信中继无人机按照所述规划飞行路径进入对应的簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信。本发明能够根据突发事件的位置和类型等信息，基于无人机快速构建应急通信***，并采用无人机、地面无线节点和汇聚节点形成立体化的网络通信模块，提高应急通信***的网络质量，通过多源信息核对实现网络资源的动态优化配置。

本发明第二实施例

请参阅图4。

如图4所示，本发明的一个实施例还提供了一种基于无人机的突发事件应急通信***，包括：

节点投放模块100，用于在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置；

具体的，对于节点投放模块100，当城市发生突发事件，将相关信息发送给管理中心。首先，驱动投送无人机、飞往事件地点，然后根据地面信息，例如三维坐标、地理状况等信息，依据决策树方法构建适合无线节点投送位置。接着，投送无人机完成节点抛洒，并记录抛洒位置，发往管理中心。

在具体的实施例中，所述采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置，具体为：

首先判断当前地面坡度是否适合投送地面无线节点，若是，则判定第一次决策结果合适；

判断当前地面坡度是否存在建筑物，若否，则判定第二次决策结果合适；

判断当前位置是否满足无线信号需求，若是，则判定第三次决策结果合适；

满足以上条件后，在无人机完成节点抛洒并记录抛洒位置后，发送至管理中心。

分簇网络构建模块200，用于根据所述地面无线节点投放位置以及邻近节点，采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；

具体的，对于分簇网络构建模块200，地面节点根据自己的位置以及邻近节点，以单挑为原则，采用质心算法选取最近节点为簇首，构建分簇无线网络。其中，所述分簇无线网络包括普通无线节点、采用质心算法求解得到的簇首和中继无人机，这三个部分均采用无线信号连接。

在具体的实施例中，所述采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络，具体为：

通过单挑原则选择若干个无线节点子集合，以当前无线节点子集合中的无线节点坐标为点，选取最外圈无线节点的坐标，构建一个对应的多边形；

采用集合算法求取该多边形的质心，选取距离质心最近的3个无线节点为簇首节点，构建分簇无线网络。

在初始状态时，簇首节点将无线节点的优先级设置为相同的优先等级，并采用竞争模式提供网络服务，将分簇无线网络的组网相关信息发送至无人机。

飞行路径规划模块300，用于驱动无线通信中继无人机飞往所述地面无线节点投放位置的上空，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；

在具体的实施例中，所述飞行路径规划模块300，还包括：

根据地面的簇首节点位置信息建立无人机飞行滑翔路径关键点集合，采用蚁群算法求解最优飞行路径；

构建由地面无线节点、簇首节点、无线通信中继无人机和移动基站组成的立体化通信***。

具体的，对于飞行路径规划模块300，管理中心驱动无线通信中继无人机飞往地面节点位置上空，按照汇聚节点位置，构建无人机飞行滑翔算法，其中中继无人机数量并不是固定的，其数量与突发环境事件区域面积、中继无人机服务时间相关。具体来讲，面积越大、服务事件越长，需要的中继无人机数量越多。所述的通信中继无人机，配置有地面通信模块、GPS、高性能动力电池等。同时为了管理中心或更加远端移动通信基站、配备有强增益天线的移动通信模块。进而，构建地面无线节点、簇首、无人机中继、移动基站组成的立体化通信***。

应急数据通信模块400，用于驱动所述无线通信中继无人机按照所述规划飞行路径进入对应的簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信。

具体的，对于应急数据通信模块400，当无人机按照第三步所示的滑翔轨迹，进入汇聚节点(即簇首节点)通信范围后，首先，广播通信给该簇首节点，然后建立通信连接，并完成数据通信。

在优选的实施例中，所述基于无人机的突发事件应急通信***，还包括：

网络资源分配模块500，用于分别根据地面网络资源优化方法和空中网络资源优化方法进行应急通信网络资源的分配。

具体的，对于网络资源分配模块500，本发明还提供了通过多源信息核对，动态调整网络资源分配的方法，网络资源分配分为地面与空中两种方式。

在具体的实施例中，所述地面网络资源优化方法，具体为：

根据地面无线节点的通信负载信息、连接数量和设备量数据，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的簇首节点进行信息甄别；

在判断该地面无线节点需要增加网络资源时，通过对应的簇首节点汇聚节点，增加该地面无线节点的网络资源分配的优先等级。

具体的，地面无线节点，根据自己的通信负载、连接数、设备量等，判断是否需要增加网络资源。并将相关信息发送给簇首(对应的汇聚节点)，簇首完成信息甄别之后，做出相应的回应。当前无线节点，需要增加网络资源时。汇聚节点，增加其优先级，以增加网络资源分配的优先权。

在具体的实施例中，所述空中网络资源优化方法，具体为：

根据簇首节点的工作状态信息，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的无线通信中继无人机进行信息甄别；

在判断该簇首节点需要增加网络资源时，通过对应的无线通信中继无人机增加其簇首优先级，动态增加网络资源。

具体的，初始时，所有簇首优先级相同。当某个簇首，根据自己工作状态，需要增加网络资源时。首先将相关信息发送个中继无人机。完成判断后，无人机增加该簇首优先级，并动态增加网络资源，诸如带宽、逗留时间等。

本实施例提供的一种基于无人机的突发事件应急通信***，包括：节点投放模块100，用于在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置；分簇网络构建模块200，用于根据所述地面无线节点投放位置以及邻近节点，采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；飞行路径规划模块300，用于驱动无线通信中继无人机飞往所述地面无线节点投放位置的上空，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；应急数据通信模块400，用于驱动所述无线通信中继无人机按照所述规划飞行路径进入对应的簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信。本发明能够根据突发事件的位置和类型等信息，基于无人机快速构建应急通信***，并采用无人机、地面无线节点和汇聚节点形成立体化的网络通信模块，提高应急通信***的网络质量，通过多源信息核对实现网络资源的动态优化配置。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述模块的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也视为本发明的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

Claims (5)

1.一种基于无人机的突发事件应急通信方法，其特征在于，至少包括如下步骤：

在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置；

根据所述地面无线节点投放位置以及邻近节点，采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；

驱动无线通信中继无人机飞往所述地面无线节点投放位置的上空，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；

驱动所述无线通信中继无人机按照所述规划飞行路径进入对应的簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信；

分别根据地面网络资源优化方法和空中网络资源优化方法进行应急通信网络资源的分配；

所述采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置，具体为：

首先判断当前地面坡度是否适合投送地面无线节点，若是，则判定第一次决策结果合适；

判断当前地面坡度是否存在建筑物，若否，则判定第二次决策结果合适；

判断当前位置是否满足无线信号需求，若是，则判定第三次决策结果合适；

满足以上条件后，在无人机完成节点抛洒并记录抛洒位置后，发送至管理中心；

所述地面网络资源优化方法，具体为：

根据地面无线节点的通信负载信息、连接数量和设备量数据，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的簇首节点进行信息甄别；

在判断该地面无线节点需要增加网络资源时，通过对应的簇首节点汇聚节点，增加该地面无线节点的网络资源分配的优先等级；

所述空中网络资源优化方法，具体为：

根据簇首节点的工作状态信息，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的无线通信中继无人机进行信息甄别；

在判断该簇首节点需要增加网络资源时，通过对应的无线通信中继无人机增加其簇首优先级，动态增加网络资源。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的突发事件应急通信方法，其特征在于，所述采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络，具体为：

通过单挑原则选择若干个无线节点子集合，以当前无线节点子集合中的无线节点坐标为点，选取最外圈无线节点的坐标，构建一个对应的多边形；

采用集合算法求取该多边形的质心，选取距离质心最近的3个无线节点为簇首节点，构建分簇无线网络。

3.根据权利要求1所述的基于无人机的突发事件应急通信方法，其特征在于，所述采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络，还包括：

在初始状态时，簇首节点将无线节点的优先级设置为相同的优先等级，并采用竞争模式提供网络服务，将分簇无线网络的组网相关信息发送至无人机。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的突发事件应急通信方法，其特征在于，所述按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径，还包括：

根据地面的簇首节点位置信息建立无人机飞行滑翔路径关键点集合，采用蚁群算法求解最优飞行路径；

构建由地面无线节点、簇首节点、无线通信中继无人机和移动基站组成的立体化通信***。

5.一种基于无人机的突发事件应急通信***，其特征在于，包括：

节点投放模块，用于在管理中心接收到城市突发事件信息后，驱动无人机飞往突发事件地点后采集地面信息，采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置；

分簇网络构建模块，用于根据所述地面无线节点投放位置以及邻近节点，采用质心算法选取其中最近节点为簇首节点，构建分簇无线网络；

飞行路径规划模块，用于驱动无线通信中继无人机飞往所述地面无线节点投放位置的上空，按照汇聚节点位置构建无人机飞行滑翔算法，计算得到无线通信中继无人机的规划飞行路径；

应急数据通信模块，用于驱动所述无线通信中继无人机按照所述规划飞行路径进入对应的簇首节点的通信范围后，给该簇首节点进行广播通信后建立通信连接，完成应急数据通信；

资源分配模块，用于分别根据地面网络资源优化方法和空中网络资源优化方法进行应急通信网络资源的分配；

所述采用决策树方法构建适合地面无线节点投放位置，具体为：

首先判断当前地面坡度是否适合投送地面无线节点，若是，则判定第一次决策结果合适；

判断当前地面坡度是否存在建筑物，若否，则判定第二次决策结果合适；

判断当前位置是否满足无线信号需求，若是，则判定第三次决策结果合适；

满足以上条件后，在无人机完成节点抛洒并记录抛洒位置后，发送至管理中心；

所述地面网络资源优化方法，具体为：

根据地面无线节点的通信负载信息、连接数量和设备量数据，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的簇首节点进行信息甄别；

在判断该地面无线节点需要增加网络资源时，通过对应的簇首节点汇聚节点，增加该地面无线节点的网络资源分配的优先等级；

所述空中网络资源优化方法，具体为：

根据簇首节点的工作状态信息，判断是否需要增加网络资源，并将网络信息发送至对应的无线通信中继无人机进行信息甄别；

在判断该簇首节点需要增加网络资源时，通过对应的无线通信中继无人机增加其簇首优先级，动态增加网络资源。

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