空间节点的协同探测方法和装置与流程
本发明涉及空间探测的技术领域，尤其是涉及一种空间节点的协同探测方法和装置。
背景技术：
海洋面积广袤，以其丰富的生物资源，矿物资源和能源，不断吸引着人们研究水下航行技术，水下探测技术，水下通信技术，开发这座社会巨大的宝库，具有广阔的前景，海洋领域的探索将成为世界的发展趋势。
由于海洋覆盖面积远远大于陆地，陆地上的基站无法全面覆盖海洋，部分运用，诸如探测，通信，定位等依赖于水下移动节点。特别是由于复杂海况导致的各通信固定节点之间无线通信很难长期保证稳定。水下移动节点成为人类进行海洋生产活动的重要工具和得力助手，在民用及军用领域具有广泛的应用空间和研发需求。
现有的水下移动节点运动方案大多采用随机移动，没有有效地利用充分利用水下移动节点协同效应，不能很好地适用于探测，通信，定位等相关需求。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种空间节点的协同探测方法和装置，以缓解传统的水下移动节点无法进行协同探测的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种空间节点的协同探测方法，包括：当第一固定通信节点执行目标任务时，确定用于协同执行所述目标任务的水下移动节点，其中，所述水下移动节点为在所述第一固定通信节点和第二固定通信节点之间移动的通信节点，且所述水下移动节点在所述第一固定通信节点和所述第二固定通信节点之间按照目标轨迹移动，所述目标轨迹包括：之字形轨迹或者螺旋线轨迹，所述第二固定通信节点为与所述第一固定通信节点联合执行所述目标任务的节点；向所述水下移动节点发送协同指令，以使所述水下移动节点协同所述第一固定通信节点执行所述目标任务，其中，所述协同指令为协同所述第一固定通信节点执行所述目标任务的指令；当所述水下移动节点按照所述目标轨迹移动至所述第一固定通信节点或者第二固定通信节点的通信区域内时，获取所述水下移动节点基于所述协同指令所发送的数据信息，以完成所述目标任务。
进一步地，所述水下移动节点的数量为多个，在确确定用于协同执行所述目标任务的水下移动节点之前，所述方法还包括：确定每个所述水下移动节点的移动轨迹，其中，所述移动轨迹为每个所述水下移动节点在任意两个互相通信的固定通信节点之间的轨迹，且所述移动轨迹为所述目标轨迹中所指示的轨迹。
进一步地，确定每个所述水下移动节点的移动轨迹包括：确定所述水下移动节点在目标子轨迹中的移动速度和移动角度，其中，所述目标子轨迹为所述目标轨迹中任意两个相邻的拐点之间的轨迹，所述移动角度为所述移动速度的方向与垂线之间的夹角；控制所述水下移动节点在所述目标子轨迹中，按照所述移动速度和所述移动角度移动；其中，所述水下移动节点在所述目标子轨迹中移动时，所述移动速度受到以下两个约束条件的约束：
进一步地，在所述目标轨迹为所述螺旋线轨迹的情况下，确定每个所述水下移动节点的移动轨迹包括：确定每个所述水下移动节点的移动速度和移动角度，其中，所述移动角度为所述移动速度的方向与垂线之间的夹角；控制每个所述水下移动节点在水下按照所述移动速度和所述移动角度移动；其中，每个所述水下移动节点在水下移动时，所述移动速度受到以下两个约束条件的约束：
进一步地，所述水下移动节点的数量为多个，向所述水下移动节点发送协同指令，以使所述水下移动节点协同所述第一固定通信节点执行所述目标任务包括：将待传输数据传输至第一水下移动节点，其中，所述第一水下移动节点为多个所述水下移动节点中能够与所述第一固定通信节点进行通信的节点，且所述第一水下移动节点为多个所述水下移动节点中与所述第二固定通信节点距离最近的节点；其中，所述第一水下移动节点在接收到所述待传输数据之后，多个所述水下移动节点中的剩余水下移动节点依次将所述待传输数据向前传递，直至传递至第二水下移动节点，并控制所述第二水下移动节点将所述待传输数据传输至所述第二固定通信节点，其中，所述第二水下移动节点为处于所述第二固定通信节点的探测范围之内的通信节点。
进一步地，所述水下移动节点的数量为多个，向所述水下移动节点发送协同指令，以使所述水下移动节点协同所述第一固定通信节点执行所述目标任务还包括：在多个所述水下移动节点中确定第三水下移动节点，其中，所述第三水下移动节点为多个所述水下移动节点中处于空闲状态的节点第二；将待传输数据传输至所述第三水下移动节点，以使所述第三水下移动节点将所述待传输数据传输至所述第二固定通信节点。
进一步地，所述水下移动节点的数量为多个，向所述水下移动节点发送协同指令，以使所述水下移动节点协同所述第一固定通信节点执行所述目标任务还包括：向每个所述水下移动节点发送协同探测指令，其中，所述协同探测指令为协同探测探测物的指令，所述探测物为所述第一固定通信节点和所述第二固定通信节点之间的探测物；其中，每个所述水下移动节点在接收到所述协同探测指令之后，按照所述目标轨迹移动，并在各自的探测区域中对所述探测物进行探测。
根据本发明实施例的另一个方面，还提供了一种空间节点的协同探测装置，包括：第一确定单元，用于当第一固定通信节点执行目标任务时，确定用于协同执行所述目标任务的水下移动节点，其中，所述水下移动节点为在所述第一固定通信节点和第二固定通信节点之间移动的通信节点，且所述水下移动节点在所述第一固定通信节点和所述第二固定通信节点之间按照目标轨迹移动，所述目标轨迹包括：之字形轨迹或者螺旋线轨迹，所述第二固定通信节点为与所述第一固定通信节点联合执行所述目标任务的节点；发送单元，用于向所述水下移动节点发送协同指令，以使所述水下移动节点协同所述第一固定通信节点执行所述目标任务，其中，所述协同指令为协同所述第一固定通信节点执行所述目标任务的指令；获取单元，用于当所述水下移动节点按照所述目标轨迹移动至所述第一固定通信节点或者第二固定通信节点的通信区域内时，获取所述水下移动节点基于所述协同指令所发送的数据信息，以完成所述目标任务。
进一步地，所述水下移动节点的数量为多个，所述装置还包括：第二确定单元，用于在确定用于协同执行所述目标任务的水下移动节点之前，确定每个所述水下移动节点的移动轨迹，其中，所述移动轨迹为每个所述水下移动节点在任意两个互相通信的固定通信节点之间的轨迹，且所述移动轨迹为所述目标轨迹中所指示的轨迹。
进一步地，在所述目标轨迹为所述之字形轨迹的情况下，所述第二确定单元用于：确定所述水下移动节点在目标子轨迹中的移动速度和移动角度，其中，所述目标子轨迹为所述目标轨迹中任意两个相邻的拐点之间的轨迹，所述移动角度为所述移动速度的方向与垂线之间的夹角；控制所述水下移动节点在所述目标子轨迹中，按照所述移动速度和所述移动角度移动；其中，所述水下移动节点在所述目标子轨迹中移动时，所述移动速度受到以下两个约束条件的约束：
在本发明实施例中，当第一固定通信节点执行目标任务，且需要水下移动节点进行协同时，首先可以确定用于执行协同探测的水下移动节点；然后，向水下移动节点发送协同执行目标任务的协同指令，此时，水下移动节点在接收到该协同指令之后，就能够协助第一固定通信节点执行目标任务；最后，第一固定通信节点就可以获取水下移动节点基于协同指令发送的数据信息，以完成目标任务。在本发明实施例中，通过水下移动节点对固定通信节点进行协同探测，能够提升海洋探测的准确性和覆盖性，进而缓解了传统的水下移动节点无法进行协同探测的技术问题，从而实现了通过水下移动节点进行协同探测的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1是根据本发明实施例的一种空间节点的协同探测方法的流程图；
图2是根据本发明实施例中的一种两个固定通信节点之间的关系示意图；
图3是根据本发明实施例中的一种之字形移动轨迹的示意图；
图4是根据本发明实施例中的一种螺旋线移动轨迹的示意图；
图5是根据本发明实施例中的一种水下移动节点的探测区域的示意图；
图6是根据本发明实施例中的一种水下移动节点数目和检测概率之间的关系示意图；
图7是根据本发明实施例中的一种水下移动节点数目和检测概率之间的关系示意图
图8是根据本发明实施例的一种空间节点的协同探测装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
根据本发明实施例，提供了一种空间节点的协同探测方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图1是根据本发明实施例的一种空间节点的协同探测方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤s102，当第一固定通信节点执行目标任务时，确定用于协同执行目标任务的水下移动节点，其中，水下移动节点为在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间移动的通信节点，且水下移动节点在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间按照目标轨迹移动，目标轨迹包括：之字形轨迹或者螺旋线轨迹，第二固定通信节点为与第一固定通信节点联合执行目标任务的节点；
在本发明实施例中，固定通信节点可以为固定于海面上的浮台，可以为固定于海岛上的灯塔，以及可以为固定于海面上的探测船等能够实现通信的节点，具体固定通信节点的实现形式，在本发明实施例中不做具体限定。
第一固定通信节点和第二固定通信节点为固定通信节点网络中的两个固定通信节点。当目标任务为通信任务时，第二固定通信节点即为第一固定通信节点的通信目标；当目标任务为协同探测任务时，第二固定通信节点和第一固定通信节点之间的区域为探测区域，且在该探测区域中包含探测物。
如图2所示，第一固定通信节点和第二固定通信节点之间的直线距离为l，第一固定通信节点和第二固定通信节点的有效探测距离为r，通常情况下l>2r。此时，由于两个固定通信节点无法直接通信，因此，需要水下移动节点进行中继和协同。水下移动节点在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间的水下移动节点按照目标轨迹移动。其中，目标轨迹包括之字形轨迹和螺旋线轨迹，其中，“之”字形轨迹是指水下移动节点在海域中的两个固定通信节点之间采用“之”字形前进，如图3所示；螺旋线轨迹为是指水下移动节点在海域中的两个固定通信节点之间采用螺旋线轨迹移动，如图4所示。
需要说明的是，在固定通信节点网络中包括多个固定通信节点，且该多个固定通信节点按照预设拓扑结构布置在水面上(例如，海面上)，其中，多个水下移动节点为预先放置于海面下的移动节点，该移动节点能够在海面下按照预定的轨迹(即，上述之字形轨迹和螺旋线轨迹)移动。
在本发明实施例中，多个水下移动节点并不是随机运动的，而是按照目标轨迹围绕固定通信节点网络中的固定通信节点移动的。通过该设置方式，能够保证水下移动节点的探测范围更宽，以避免出现探测盲区。
需要说明的是，第一固定通信节点和第二固定通信节点无先后顺序，只为对两个固定通信节点进行区分。
上述水下移动节点为能够自由在水下进行移动的节点，例如，自主式水下潜器(autonomousunderwatervehicle，简称auv)，还可以为无人水下航行器(unmannedunderwatervehicle，简称uuv)。对此，在本发明实施例中，不做具体限定。
需要说明的是，在本发明实施例中，水下移动节点按照预先设定的轨迹在水下按照一定的规律移动，且任意两个相邻的水下移动节点之间的距离为相近或者相等。
步骤s104，向水下移动节点发送协同指令，以使水下移动节点协同第一固定通信节点执行目标任务，其中，协同指令为协同第一固定通信节点执行目标任务的指令；
在本发明实施例中，第一固定通信节点在确定水下移动节点之后，就可以向水下移动节点发送协同指令，以使水下移动节点协同第一固定通信节点执行目标任务。
需要说明的是，目标任务可以是协同探测任务，还可以为协同通信任务，具体地，将在下述实施方式中分别对协同探测任务和协同通信任务进行介绍。
步骤s106，当水下移动节点按照目标轨迹移动至第一固定通信节点或者第二固定通信节点的通信区域内时，获取水下移动节点基于协同指令所发送的数据信息，以完成目标任务。
在本发明实施例中，水下移动节点在执行目标任务时，将获取到对应的数据信息，并将对应的数据信息发送至第一固定通信节点，或者将对应的数据信息发送至第二固定通信节点，以完成目标任务。
如果目标任务是协同探测任务，那么数据信息即为水下移动节点探测到的探测数据；如果目标任务是协同通信任务，那么数据信息即为第一固定通信节点向第二固定通信节点传输的待传输数据。
在本发明实施例中，当第一固定通信节点执行目标任务，且需要水下移动节点进行协同时，首先可以确定用于执行协同探测的水下移动节点；然后，向水下移动节点发送协同执行目标任务的协同指令，此时，水下移动节点在接收到该协同指令之后，就能够协助第一固定通信节点执行目标任务；最后，第一固定通信节点就可以获取水下移动节点基于协同指令发送的数据信息，以完成目标任务。在本发明实施例中，通过水下移动节点对固定通信节点进行协同探测，能够提升海洋探测的准确性和覆盖性，进而缓解了传统的水下移动节点无法进行协同探测的技术问题，从而实现了通过水下移动节点进行协同探测的技术效果。
需要说明的是，在本发明实施例中，由于每个水下移动节点的探测范围有限，因此，通过将水下移动节点的移动轨迹设定为之字形轨迹或者螺旋线轨迹，能够使得水下移动节点对更大范围内的水域进行探测，从而，避免了水下移动节点探测范围过小的问题。
在本发明实施例的一个可选实施方式中，假设，水下移动节点的数量为多个，在确定用于协同执行目标任务的水下移动节点之前，该方法还包括如下步骤：
步骤s101，确定每个水下移动节点的移动轨迹，其中，移动轨迹为每个水下移动节点在任意两个互相通信的固定通信节点之间的轨迹，且移动轨迹为目标轨迹中所指示的轨迹。
在本发明实施例中，第一固定通信节点和第二固定通信节点之间可以有多个水下移动节点在运动。此时，需要确定出每个水下移动节点的移动轨迹。
进一步地，在目标轨迹为之字形轨迹的情况下，步骤s101，即确定每个水下移动节点的移动轨迹包括如下步骤：
步骤s1011，确定水下移动节点在目标子轨迹中的移动速度和移动角度，其中，目标子轨迹为目标轨迹中任意两个相邻的拐点之间的轨迹，移动角度为移动速度的方向与垂线之间的夹角；
步骤s1012，控制水下移动节点在目标子轨迹中，按照移动速度和移动角度移动；
其中，水下移动节点在目标子轨迹中移动时，移动速度受到以下两个约束条件的约束：
如图3所示，符号1和符号2之间的轨迹为一个目标子轨迹，符号2和符号3之间的轨迹为一个目标子轨迹，符号3和符号4之间的轨迹为一个目标子轨迹。
具体地，首先定义水下移动节点在目标子轨迹中的移动速度和移动角度；然后，就可以控制水下移动节点在目标子轨迹中，按照移动速度和移动角度移动。其中，移动速度为vkm/h，移动角度为α，移动角度即为移动速度的方向和垂直线上的夹角为α。如图3所示，假设，水下移动节点在每个目标子轨迹上的移动速度和移动角度的数值均相同。
接下来，将水下移动节点的移动速度分解为轴向速度和切向速度，其中，轴向速度vx(从第一固定通信节点到第二固定通信节点方向上的速度)和切向速度vy，其中，水下移动节点在轴向做匀速运动，并且在切向做匀速率运动。
其中，水下移动节点的运动受到如下两个约束：
约束1、最大运动速度约束，即，水下移动节点在两个方向(轴向和切向)的运动速度的平方之和不应该超过最大可能的运动速度的平方，其中，定义最大可能的运动速度为vmaxkm/h，此时，约束1可以表达为：
约束2、有效的运动时间约束，即，水下移动节点需要及时在固定通信节点处完成充电操作，其中，在任意两个固定通信节点之间运动的时间不能超过最大的续航时间，其中，定义最大的续航时间为teff，此时，约束2可以表达为：
进一步地，在目标轨迹为螺旋线轨迹的情况下，步骤s101，即为多个水下移动节点中的每个水下移动节点建立移动轨迹模型包括如下步骤：
步骤s1011，确定每个水下移动节点的移动速度和移动角度，其中，移动角度为移动速度的方向与垂线之间的夹角；
步骤s1012，控制每个水下移动节点在水下按照移动速度和移动角度移动；
其中，每个水下移动节点在水下移动时，移动速度受到以下两个约束条件的约束：
具体地，如图4所示，首先定义水下移动节点在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间的移动速度和移动角度；然后，就可以控制水下移动节点在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间，按照移动速度和移动角度移动。其中，移动速度为vkm/h，移动角度为α，移动角度即为移动速度的方向和垂直线上的夹角为α。
接下来，将水下移动节点的移动速度分解为轴向速度和切向速度，其中，轴向速度vx(从第一固定通信节点到第二固定通信节点方向上的速度)和切向速度vy(水下移动节点做圆周运动的速率)，其中，水下移动节点在轴向做匀速运动，并且在切向匀速率圆周运动。
其中，水下移动节点的运动受到如下两个约束：
约束1、最大运动速度约束，即，水下移动节点在两个方向(轴向和切向)的运动速度的平方之和不应该超过最大可能的运动速度的平方，其中，定义最大可能的运动速度为vmaxkm/h，此时，约束1可以表达为：
约束2、有效的运动时间约束，即，水下移动节点需要及时在固定通信节点处完成充电操作，其中，在任意两个固定通信节点之间运动的时间不能超过最大的续航时间，其中，定义最大的续航时间为teff，此时，约束2可以表达为：
如图5所示即为水下移动节点的探测区域的示意图，如图5所示，水下移动节点的探测区域为一个以自身为中心的梯形区域。
在本发明实施例中，通过结合水下移动节点对固定通信节点进行协同合作，能够提升海洋探测的准确性，并且增大海洋探测的覆盖面，同时，还降低了相同探测概率需求下水下移动节点的数目，具有较好的可扩展性和可部署等特点。
下面将目标任务分为协同探测任务和协同通信任务来对本发明实施例进行具体的说明。
情况一、协同通信任务一
如果水下移动节点的数量为多个，那么上述步骤s104，即向水下移动节点发送协同指令，以使水下移动节点协同第一固定通信节点执行目标任务包括如下步骤：
步骤s11，将待传输数据传输至第一水下移动节点，其中，第一水下移动节点为多个水下移动节点中能够与第一固定通信节点进行通信的节点，且第一水下移动节点为多个水下移动节点中与第二固定通信节点距离最近的节点；
其中，第一水下移动节点在接收到待传输数据之后，多个水下移动节点中的剩余水下移动节点依次将待传输数据向前传递，直至传递至第二水下移动节点，并控制第二水下移动节点将待传输数据传输至第二固定通信节点，其中，第二水下移动节点为处于第二固定通信节点的探测范围之内的通信节点。
如果在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间包含多个水下移动节点，且该多个移动节点按照相同的间隔在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间移动时，可以首先将待传输数据传输至第一水下移动节点，然后，第一水下移动节点将待传输数据向下一个水下移动节点传递，并且，下一个水下移动节点将待传输数据向下下一个水下移动节点传递，直至传递至第二水下移动节点。
例如，在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间包括n个水下移动节点，分别为水下移动节点1，水下移动节点2，水下移动节点3，…，水下移动节点n。此时，第一固定通信节点首先将待传输数据传输至水下移动节点1，其中，移动节点1与第二固定通信节点之间的距离最近，且移动节点1位于第一固定通信节点的通信范围内，然后，水下移动节点1将待传输数据传输至下一个移动节点，即水下移动节点2，接下来，水下移动节点2将待传输数据传输至下下一个移动节点，即水下移动节点3。如果在某一时刻，水下移动节点k接收到待传输数据，且该水下移动节点k移动至第二固定通信节点的通信范围，则水下移动节点k将待传输数据传输至第二固定通信节点，以完成协同通信任务。
情况二、协同通信任务二
如果水下移动节点的数量为多个，那么上述步骤s104，向水下移动节点发送协同指令，以使水下移动节点协同第一固定通信节点执行目标任务还包括如下步骤：
步骤s21，在多个水下移动节点中确定第三水下移动节点，其中，第三水下移动节点为多个水下移动节点中处于空闲状态的节点，且第三水下移动节点为多个水下移动节点中能够与第一固定通信节点进行通信的节点；
步骤s22，将待传输数据传输至第三水下移动节点，以使第三水下移动节点将待传输数据传输至第二固定通信节点。
通过上述步骤s11可知，通过n个水下移动节点的协同通信来完成两个固定通信节点之间的通信。除此之外，还可以在多个水下移动节点中选择一个水下移动节点(即，第三水下移动节点)来实现协同通信。其中，第三水下移动节点为多个水下移动节点中处于空闲状态的节点，且该第三水下移动节点与第一固定通信节点或者与第二固定通信节点之间的传输性能最佳。
在将待传输数据传输至第三水下移动节点之后，第三水下移动节点就可以将待传输数据传输至第二固定通信节点中进行处理。
情况三、协同探测任务
如果水下移动节点的数量为多个，那么上述步骤s104，即向水下移动节点发送协同指令，以使水下移动节点协同第一固定通信节点执行目标任务还包括如下步骤：
步骤s31，向每个水下移动节点发送协同探测指令，其中，协同探测指令为协同探测探测物的指令，探测物为第一固定通信节点和第二固定通信节点之间的探测物；
其中，每个水下移动节点在接收到协同探测指令之后，按照目标轨迹移动，并在各自的探测区域中对探测物进行探测。
在本发明实施例中，每个水下移动节点在接收到协同探测之后，在按照目标轨迹(即，之字形轨迹或者螺旋线轨迹)移动的过程中，对在各自探测区域中对探测物进行探测，并将对探测物进行探测的探测信息发送至第一固定通信节点。
在本发明实施例中，通过多个水下移动节点的协同探测，能够实现对探测物进行全方位探测，避免由于出现探测盲区导致的探测失败的问题。
由于探测物在海洋中是随时变化的，例如，鱼群，水下潜艇等。因此，如果仅采用一个水下移动节点进行协同探测时，很有可能会出现探测盲区，此时通过其他的水下移动节点就能够从其他的角度对探测物进行探测，保证能够全方位对探测物进行探测。
综上，在本发明实施例中，通过结合水下移动节点对固定通信节点进行协同合作，能够提升海洋探测的准确性，并且增大海洋探测的覆盖面，同时，还降低了相同探测概率需求下水下移动节点的数目，具有较好的可扩展性和可部署等特点。
发明人对本发明实施例中提供的空间节点的探测方法进行了验证，假设上述目标轨迹为之字形轨迹，则过程如下：
假设，水下移动节点在海域中以α度方向，采用上述“之”字形方案行驶，该水下移动节点所能够行驶的最大速度为vkm/h，水下移动节点的扫描角度为β度；以及两个固定通信节点之间的距离为lkm，固定通信节点的探测区域为rkm。
发明人计算了水下移动节点在探测最远距离1.25km和5km下，水下移动节点数目和检测概率之间的关系，该关系如图5所示。
如图6所示，对于远距离探测，采用本发明实施例提供的空间节点的协同探测方法，能够保证使用最少的水下移动节点的数目来完成最高检测概率的目标任务。该测试也进一步证明了本发明实施例提供的空间节点的协同探测方法，在相同探测概率需求下能够降低水下移动节点的数目，具有较好的可扩展性和可部署等特点。
进一步地，假设目标轨迹为螺旋线轨迹，发明人同样对本发明实施例中提供的空间节点的探测方法进行了验证，过程如下：
假设，水下移动节点在海域中以α度方向，采用上述螺旋线轨迹行驶，该水下移动节点所能够行驶的最大速度为vkm/h，水下移动节点的扫描角度为β度；以及两个固定通信节点之间的距离为lkm，固定通信节点的探测区域为rkm。
发明人计算了水下移动节点在探测最远距离5km下，水下移动节点数目，螺旋角度和检测概率之间的关系，该关系如图4所示。
如图7所示，对于远距离探测，采用本发明实施例提供的空间节点的协同探测方法，能够保证使用最少的水下移动节点的数目来完成最高检测概率的目标任务。该测试也进一步证明了本发明实施例提供的空间节点的协同探测方法，在相同探测概率需求下能够降低水下移动节点的数目，具有较好的可扩展性和可部署等特点。
本发明实施例还提供了一种空间节点的协同探测装置，该空间节点的协同探测装置主要用于执行本发明实施例上述内容所提供的空间节点的协同探测方法，以下对本发明实施例提供的空间节点的协同探测装置做具体介绍。
图8是根据本发明实施例的一种空间节点的协同探测装置的示意图，如图8所示，该空间节点的协同探测装置主要包括：第一确定单元81，发送单元82和获取单元83，其中：
第一确定单元81，用于当第一固定通信节点执行目标任务时，确定用于协同执行目标任务的水下移动节点，其中，水下移动节点为在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间移动的通信节点，且水下移动节点在第一固定通信节点和第二固定通信节点之间按照目标轨迹移动，目标轨迹包括：之字形轨迹或者螺旋线轨迹，第二固定通信节点为与第一固定通信节点联合执行目标任务的节点；
发送单元82，用于向水下移动节点发送协同指令，以使水下移动节点协同第一固定通信节点执行目标任务，其中，协同指令为协同第一固定通信节点执行目标任务的指令；
获取单元83，用于当水下移动节点按照目标轨迹移动至第一固定通信节点的通信区域内时，获取水下移动节点基于协同指令所发送的数据信息，以完成目标任务。
在本发明实施例中，当第一固定通信节点执行目标任务，且需要水下移动节点进行协同时，首先可以确定用于执行协同探测的水下移动节点；然后，向水下移动节点发送协同执行目标任务的协同指令，此时，水下移动节点在接收到该协同指令之后，就能够协助第一固定通信节点执行目标任务；最后，第一固定通信节点就可以获取水下移动节点基于协同指令发送的数据信息，以完成目标任务。在本发明实施例中，通过水下移动节点对固定通信节点进行协同探测，能够提升海洋探测的准确性和覆盖性，进而缓解了传统的水下移动节点无法进行协同探测的技术问题，从而实现了通过水下移动节点进行协同探测的技术效果。
可选地，水下移动节点的数量为多个，装置还包括：第二确定单元，用于在确定用于协同执行目标任务的水下移动节点之前，确定每个水下移动节点的移动轨迹，其中，移动轨迹为每个水下移动节点在任意两个互相通信的固定通信节点之间的轨迹，且移动轨迹为目标轨迹中所指示的轨迹。
可选地，在目标轨迹为之字形轨迹的情况下，第二确定单元用于：确定水下移动节点在目标子轨迹中的移动速度和移动角度，其中，目标子轨迹为目标轨迹中任意两个相邻的拐点之间的轨迹，移动角度为移动速度的方向与垂线之间的夹角；控制水下移动节点在目标子轨迹中，按照移动速度和移动角度移动；其中，水下移动节点在目标子轨迹中移动时，移动速度受到以下两个约束条件的约束：
可选地，在目标轨迹为螺旋线轨迹的情况下，第二确定单元用于：确定每个水下移动节点的移动速度和移动角度，其中，移动角度为移动速度的方向与垂线之间的夹角；控制每个水下移动节点在水下按照移动速度和移动角度移动；其中，每个水下移动节点在水下移动时，移动速度受到以下两个约束条件的约束：
可选地，水下移动节点的数量为多个，发送单元用于：将待传输数据传输至第一水下移动节点，其中，第一水下移动节点为多个水下移动节点中能够与第一固定通信节点进行通信的节点，且第一水下移动节点为多个水下移动节点中与第二固定通信节点距离最近的节点；其中，第一水下移动节点在接收到待传输数据之后，多个水下移动节点中的剩余水下移动节点依次将待传输数据向前传递，直至传递至第二水下移动节点，并控制第二水下移动节点将待传输数据传输至第二固定通信节点，其中，第二水下移动节点为处于第二固定通信节点的探测范围之内的通信节点。
可选地，水下移动节点的数量为多个，发送单元还用于：在多个水下移动节点中确定第三水下移动节点，其中，第三水下移动节点为多个水下移动节点中处于空闲状态的节点，且第三水下移动节点为多个水下移动节点中能够与第一固定通信节点进行通信的节点；将待传输数据传输至第三水下移动节点，以使第三水下移动节点将待传输数据传输至第二固定通信节点。
可选地，水下移动节点的数量为多个，发送单元还用于：向每个水下移动节点发送协同探测指令，其中，协同探测指令为协同探测探测物的指令，探测物为第一固定通信节点和第二固定通信节点之间的探测物；其中，每个水下移动节点在接收到协同探测指令之后，按照目标轨迹移动，并在各自的探测区域中对探测物进行探测。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！