[發明專利]無人機基站通信系統的控制方法、系統、裝置及存儲介質

有效

• 申請號: 201810413821.6
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號: CN108616303B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 武慶慶;崔苗;張廣馳
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;G05D1/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本申請公開了一種無人機基站通信系統的控制方法，包括：建立無人機與用戶終端的通信模型；所述通信模型包括：所述無人機的一個飛行周期內的飛行路徑所述飛行周期內所述用戶終端與所述無人機的通信時序利用所述通信模型，獲得在所述無人機的一個飛行周期內所述用戶終端對應的最大通信速率，其中，第i個用戶終端對應的所述最大通信速率為R_i；建立目標函數其中計算所述目標函數，得到所述目標函數的最優解。本申請最終得到的目標函數的最優解，包含了對無人機飛行路徑和通信時序的最優選擇，利用該目標函數對無人機基站通信系統進行控制，可根據無人機的飛行路線靈活地調度用戶的接入順序與時長，能夠利用無人機的移動性優化通信系統的性能。

技術領域

本發明涉及無人機通信領域，特別涉及一種無人機基站通信系統的控制方法、系統、裝置及存儲介質。

背景技術

無人機(UAVs，unmanned aerial vehicles)因為具有成本低、機動性能好、使用方便等特點，在軍用、民用領域用途廣泛，近年來在這些領域扮演了越來越重要的角色。其中，以無人機作為空中移動基站為中心建立的無人機基站通信系統，能夠為地面通信終端提供更優質的通信服務，不僅擴大了通信覆蓋范圍，而且提高了通信系統性能。

專利CN201710276185.7《無人機中繼廣播通信系統航跡優化方法》提出了一種用于通信中繼的無人機分段拓撲方法，包括：建立無人機中繼廣播通信系統的三維直角坐標系；在信號傳輸的第一個時隙內，固定基站節點以某一功率發射信號給無人機中繼節點，在第二個時隙內，無人機中繼節點采用放大轉發方式將接收到的信號廣播至用戶節點，確定T時刻用戶節點的中斷概率近似表達式，并計算所有用戶節點的中斷概率和最大用戶節點的中斷概率，建立基于最大-最小化準則的無人機航跡優化模型，并利用該模型尋找到最佳航向角。該方法是基于分不同時隙段的拓撲方法，在信號傳輸中分段確定飛行路徑，這樣路徑的計算受到第一個第二個時隙中信號傳輸質量影響，不能保證實時計算出路徑。

此外，當無人機與地面用戶使用TDMA(Time division multiple access，時分多址)接入方式時，TDMA接入周期越大，無人機有足夠時間靠近地面通信用戶以獲得更好的通信信道和更高的吞吐量，但是另一方面，周期越大，每個地面用戶等待時間越長，這樣系統的時延越大。

因此，考慮系統吞吐量和時延要求下，如何根據服務地面用戶特點對無人機飛行周期和飛行路徑進行合理設計，是目前本領域的技術人員需要解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種無人機基站通信系統的控制方法、系統、裝置及存儲介質，從而根據服務地面用戶特點對無人機飛行周期和飛行路徑進行合理設計，滿足更高的系統吞吐量和時延要求。其具體方案如下：

一種無人機基站通信系統的控制方法，包括：

以空間坐標系為基礎，建立無人機與用戶終端的通信模型；所述通信模型包括：所述無人機的一個飛行周期內的飛行路徑所述飛行周期內所述用戶終端與所述無人機的通信時序其中，所述q[n]為所述無人機在一個飛行周期內N個時隙中的第n個時隙的坐標，所述α_i[n]為I個用戶終端中第i個用戶終端在第n個時隙的通信狀態；

利用所述通信模型，獲得在所述無人機的一個飛行周期內所述用戶終端對應的最大通信速率，其中，第i個用戶終端對應的所述最大通信速率為R_i；

建立目標函數其中

計算所述目標函數，得到所述目標函數的最優解。

優選的，所述計算所述目標函數，得到所述目標函數的最優解的過程具體包括：

根據所述目標函數，設置第一約束條件如下：