[發明專利]一種基于多探測無人機協同搜索的無人機中繼部署方法

有效

• 申請號: 201910285212.1
• 申請日: 2019-04-10
• 公開（公告）號: CN110213771B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 郭艷;鐘錫健;李寧;李珊凌;陳彥成;孫曉麗
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04B7/185;H04W84/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種基于多探測無人機協同搜索的無人機中繼部署方法。該方法為：首先將時間離散化成時隙的形式，使探測無人機能夠在特定的時隙內執行相應的動作；然后在目標區域內隨機部署多架探測無人機，各探測無人機依次探測當前所處位置的網絡容量，并交互各探測無人機之間的位置信息和網絡容量信息，根據獲取的位置信息和網絡容量信息對探測無人機位置進行更新；最后循環進行網絡容量探測、信息交互和探測位置更新迭代，直至所有探測無人機收斂至同一位置，該位置即為最優部署位置。本發明能夠通過實時的容量探測進行無人機中繼部署，具有操作簡單、實用性強的優點。

技術領域

本發明屬于無人機通信技術領域，特別是一種基于多探測無人機協同搜索的無人機中繼部署方法。

背景技術

由于小型化無人機具有造價低、靈活性強等諸多優點，在軍用和民用領域都得到了廣泛應用，如巡邏監控、搜索營救等。在無人機上裝配通信設備并部署于空中，為地面用戶提供通信服務，是當前的研究熱點之一。無人機能夠靈活地部署于高度為幾十米到幾百米的空中，與地面節點建立鏈路時，可以獲得更大概率的視距傳輸，從而提高通信質量。例如，當地面用戶與基站的通信距離太遠或由于受遮擋物遮擋時，由用戶到基站的直接鏈路將難以滿足傳輸速率需求，此時可在空中部署配備通信設備的無人機作為中繼節點，為用戶和基站提供中繼服務。

無人機中繼部署的位置決定了基站到無人機中繼以及無人機中繼到用戶的鏈路狀態，直接影響到中繼網絡的性能。因此，無人機中繼的部署位置十分重要。在當前的研究中，已有一些無人機中繼的部署方法，這些方法均需要以用戶位置信息和信道狀態信息作為先驗信息，通過凸優化等方法求出部署位置。然而在實際中，用戶位置信息和信道狀態信息可能是先驗未知的，而且獲取困難，因此這些方法的適用范圍具有較大的局限性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方法簡單、實用性強的基于多探測無人機協同搜索的無人機中繼部署方法，從而在用戶位置信息和信道狀態信息未知的情況下實現無人機中繼的部署。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于多探測無人機協同搜索的無人機中繼部署方法，包括以下步驟：

步驟1、定義時隙：將時間離散化成時隙的形式，將時隙編號與無人機編號一一對應，使探測無人機能夠在相應的時隙內執行相應的動作；

步驟2、初始化探測位置：在目標區域內隨機部署多架探測無人機；

步驟3、探測網絡容量：各探測無人機依次探測當前所處位置的網絡容量；

步驟4、交互信息：各探測無人機之間交互位置信息和網絡容量信息；

步驟5、更新探測位置：根據獲取的位置信息和網絡容量信息對探測無人機位置進行更新；

步驟6、獲得最優部署位置：循環迭代步驟3～步驟5直至所有探測無人機收斂至同一位置，該位置即為最優部署位置。

進一步地，步驟1所述的定義時隙，具體如下：

步驟1.1、將時間離散化成時隙的形式，每個時隙的時間長度相等，將當前時隙記為t；

步驟1.2、對于任意時隙，將其劃分為四個部分，第一部分為探測時隙，用于探測無人機探測網絡容量，記為T_D；第二部分為交互時隙，用于探測無人機之間交互位置和網絡容量信息，記為T_E；第三部分為學習時隙，用于計算下一個探測位置，記為T_L；第四部分為位置更新時隙，用于探測無人機飛行至下一個探測位置，記為T_U；

步驟1.3、將探測時隙T_D和交互信息時隙T_E分別劃分為N個等長度的小時隙，為{σ₁,σ₂,…,σ_N}和{ρ₁,ρ₂,…,ρ_N}，其中N為探測無人機的數量。