[發明專利]基于物理引力模型部署無人機增強基站通信的方法及系統

有效

• 申請號: 201810251674.7
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108471616B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 伍楷舜;鐘舒馨;王璐;邱宇軒
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04L12/24
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 李利

本發明適用于無線通信技術領域，提供了一種基于物理引力模型部署無人機增強基站通信的方法，包括：S1、利用KDivide的方法橫豎交替切割對熱點區域進行劃分使得劃分的每個小方塊內用戶數都滿足單臺無人機的容量；S2、通過計算Objective Function判斷劃分的小方塊內是否需要分配無人機，如是，則分配無人機并執行下一步，如否，則不分配無人機；S3、根據EMech對沒有被覆蓋的用戶定位無人機的位置；S4、利用RMerge逆轉步驟S1對劃分的小方塊進行兩兩合并直至合并為初始熱點區域的方塊。該方法有效的提高了基站所能提供的數據效率。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，尤其涉及一種基于物理引力模型的室外部署無人機增強基站通信的方法。

背景技術

隨著無人機通信技術的不斷發展，使用無人機作為空中移動基站為緩解短時間內基站負載過重提供了解決方案，這是下一代網絡提供商關注的重點。具體而言，無人機可以在地面用戶與地面基站之間扮演中繼的角色，以滿足熱點地區不斷增長的業務需求。與傳統的地面基站相比，無人機較為靈活，可以根據用戶需求進行分配且安置方便快捷。同時，由于無人機的飛行高度，地面障礙物的遮蔽和多徑效應較小，因此無人機通信與地面用戶的視距連接概率較大，所以，在城市地區部署無人機作為移動基站能使數據速率得到大大的改善。一些公共的臨時事件，比如音樂會，運動會或者游行，若地面數據蜂窩無法提供期望的容量和覆蓋范圍，搭建地面基站不現實，構建基于無人機的空中基站是一個吸引人的解決方案。

對于無人機的部署問題，專利號為201611150293.7，申請日為2016年12月14日國內申請專利公開了一種應災無人機基站的控制方法和裝置。該產品通過對受災區域地形以及空信道的精確估計，周期性地對各個無人機基站的部署位置及高度進行調整。該發明可以有效地提高無人機基站輔助的應災通信的網絡連通率，保障災區通信的穩定。專利號為201580040288.8，申請日為2015年7月2日國內申請專利公開了一種用于改進蜂窩電話通信的無人飛行器的部署標準。該產品通過識別所在區域確定的增加得合計需求與預測的合計蜂窩電話需求相比是否存在現有使用覆蓋的失配。基于所識別的失配，確定用于發送信號并部署一個或多個UAV的計劃。專利號為201610537734.2，申請日為2016年7月8日國內申請專利公開了一種無人機數據收寄過程中的路徑規劃方法。該產品通過綜合考慮感知節點隨時可能采集到的數據和環境中隨時可能出現的障礙物，動態地規劃無人機的航行路線，最終使得無人機在能量受限的情況下，收集到的數據具有最大的數據價值。

人們主要提供了兩大類的解決方案。第一種，將熱點區域劃分為若干個固定大小的小區域并給每個小區域按用戶需求賦予優先級，根據優先級分配無人機。第二種，采用聚類的方法，將無人機放置在聚類的中心位置。這些方法固定了無人機的數量，不具備靈活性，我們希望提出一種可以根據用戶需求靈活調整無人機數目的算法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于物理引力模型部署無人機增強基站通信的方法及系統，旨在解決上述的技術問題。

本發明是這樣實現的，一種基于物理引力模型部署無人機增強基站通信的方法，所述方法包括以下步驟：

S1、利用KDivide(kd-tree based divide method,基于kd-tree的劃分方法)的方法橫豎交替切割對熱點區域進行劃分使得劃分的每個小方塊內用戶數都滿足單臺無人機的容量；

S2、通過計算Objective Function(目標函數)判斷劃分的小方塊內是否需要分配無人機，如是，則分配無人機并執行下一步，如否，則不分配無人機；

S3、根據EMech(mechanics equilibrium,力平衡)對沒有被覆蓋的用戶定位無人機的位置；

S4、利用RMerge(Reverse Merge Process,劃分逆過程)逆轉步驟S1對劃分的小方塊進行兩兩合并直至合并為初始熱點區域的方塊。