基于多跳自主无人机网络实现长寿命的弹性移动多目标监视

近年来，无人机（UAVs）在公共与军事监视应用中的协同使用引起了显著关注。大多数无人机配备具有有限覆盖范围的传感器与通信距离受限的无线通信设备。此类限制给监视移动目标带来了挑战性问题。本文研究在实现更好覆盖的同时，于无人机间构建具有长寿命的弹性网络以达成监视目标。通过在中队中纳入一架中继无人机来研究多目标跟踪问题，该中继无人机的轨迹被自主计算以实现所有无人机间可靠连通的网络。针对无人机间单跳与多跳通信建立了优化问题。提出了三种用于多跳通信的启发式算法并评估了其性能。还提出了一种在单跳与多跳通信间动态切换的混合算法。研究了优化问题中考虑的时间范围的影响。性能评估结果表明，混合算法为中继无人机生成的轨迹所能实现的网络寿命，在已知所有目标完整轨迹先验信息时所能获得的最大可能网络寿命的 5% 以内。