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无人机空中组网中的无缝切换机制研究

针对无人机空中网格网络中移动切换的连续性难题,研究指出直线轨迹虽最短但未必无缝,需在覆盖重叠区构建短而无缝的过渡路径,兼顾能耗与计算复杂度。

切换挑战:电量与算力双重约束

无人机依靠电池供电,飞行消耗功率大,切换过程必须能效优先。同时任务常具时效性,且机载 CPU 算力有限,切换算法需低计算复杂度,避免挤占其他任务资源。空中环境障碍少,直线轨迹理论上能实现两点间最短距离,但能否保持网络连通,取决于沿途是否始终落在多架无人机的联合覆盖范围内。

直线轨迹的无缝性判定条件

若直线轨迹穿过一系列覆盖重叠的无人机区域,则为无缝。以参考图为例,起点 A、终点 B,直线与无人机 3、5 覆盖边界交点分别为 C、D。判定依据为 A 到 C、B 到 D 以及 A 到 B 的距离关系:若 C、D 之间区段仍被某无人机覆盖,直线即无缝;否则出现断连。图中绿色虚线轨迹满足条件,红色虚线在 C-D 段失覆盖,属非无缝。

最短无缝路径的构建思路

在直线非无缝时,需寻找替代轨迹:保持轨迹尽可能短,同时全程处于联合覆盖内。核心在于利用覆盖重叠区作为“接力点”,将长距离直线拆解为多段短直线,每段端点落在相邻无人机的重叠区。该方法不依赖高精度定位或复杂优化,适配算力受限平台,且因路径分段更短,飞行能耗可进一步降低。

对网络工程师而言,需在路径规划模块引入覆盖重叠度实时检测,按最短分段原则生成切换航点,在应急通信、森林灭火等场景落地低功耗、高可靠的空中组网切换策略。

原文: APNIC Blog(2023-02-28)|编译自 APNIC Blog,事实以原文为准。

来源:APNIC Blog

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