[發(fā)明專利]一種無人機通信質(zhì)量的優(yōu)化方法及系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010213212.3
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111405582A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李久常;林建圳;何春龍;唐能;劉賽
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳以正科技有限公司
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W16/22;H04W24/02;H04B7/185
• 代理公司: 廣東前海律師事務(wù)所 44323
• 代理人: 周林

本發(fā)明涉及一種無人機通信質(zhì)量的優(yōu)化方法及系統(tǒng)，通過搭建系統(tǒng)模型，確定無人機通信質(zhì)量優(yōu)化應(yīng)滿足的約束條件，所述約束條件包括無人機視距通信的約束條件，并設(shè)定視距鏈路概率大于預(yù)設(shè)閾值，根據(jù)所述約束條件，優(yōu)化無人機發(fā)射功率、用戶關(guān)聯(lián)和調(diào)度、無人機軌跡中的任一項或多項，從而最大化所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最小數(shù)據(jù)速率(即相當于最大限度地提高了所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最小吞吐量，提高了通信質(zhì)量)，由于本發(fā)明提供的技術(shù)方案，考慮了視距鏈路概率對通信鏈路的影響，所以無論是通過優(yōu)化無人機發(fā)射功率、用戶關(guān)聯(lián)和調(diào)度、無人機軌跡中的任一項或多項去優(yōu)化無人機通信質(zhì)量，都能夠使無人機在飛行時無法時刻保持視距鏈路連接，保證了通信穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無人機通信質(zhì)量的優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，無人機在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。無人機在通信領(lǐng)域有三個主要應(yīng)用，包括：與地面通信設(shè)備作為空中基站的直接通信、與地面基站作為移動中繼的協(xié)同通信和飛行計算云網(wǎng)。與傳統(tǒng)的地面通信相比，低空無人機具有更快的部署、更靈活的重構(gòu)和更好的通信通道等優(yōu)點。更重要的是，它可以在視線鏈接中以更高的概率進行通信。

通過優(yōu)化無人機的部署來優(yōu)化無人機通信系統(tǒng)的性能，包括靜態(tài)部署和動態(tài)部署。現(xiàn)有技術(shù)綜合分析視距和非視距條件，優(yōu)化無人機通信平臺的高度，以提供最大的地面無線電覆蓋。現(xiàn)有技術(shù)還提出了一種有效的三維放置方法，以最大限度地增加無人機單元覆蓋的用戶數(shù)量。現(xiàn)有技術(shù)還提出了窮舉搜索算法和最大加權(quán)面積算法來解決無人機放置問題，以最大限度地增加不同服務(wù)質(zhì)量要求的覆蓋用戶數(shù)量。

現(xiàn)有技術(shù)中還有通過優(yōu)化無人機的軌跡來優(yōu)化通信系統(tǒng)的性能，但是在優(yōu)化軌跡的過程中，通信鏈路默認為視距鏈路，而不考慮視距鏈路和非視距概率，僅僅在優(yōu)化無人機位置的時候考慮，這使得無人機在飛行時無法時刻保持視距鏈路連接，影響了通信穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種無人機通信質(zhì)量的優(yōu)化方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中優(yōu)化無人機通信質(zhì)量的過程中沒有考慮視距鏈路概率，影響了通信穩(wěn)定性的問題。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種無人機通信質(zhì)量的優(yōu)化方法，包括：

步驟S1、搭建系統(tǒng)模型，確定無人機通信質(zhì)量優(yōu)化應(yīng)滿足的約束條件，所述約束條件包括無人機視距通信的條件，并設(shè)定視距鏈路概率大于預(yù)設(shè)閾值；

步驟S2、根據(jù)所述約束條件，優(yōu)化無人機發(fā)射功率、用戶關(guān)聯(lián)和調(diào)度、無人機軌跡中的任一項或多項，從而最大化所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的最小數(shù)據(jù)速率。

優(yōu)選地，所述步驟S1具體為：

假設(shè)無線通信系統(tǒng)中，無人機飛行在N個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之上，并向它們發(fā)送數(shù)據(jù)，假設(shè)所有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都只有一根天線，則有：

C1:a_i[t]＝{0,1} (1)

其中，C1表示第一約束條件，a_i[t]＝1表示無人機決定在第t時隙中將數(shù)據(jù)發(fā)送到第i個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，1≤i≤N，N為大于1的正整數(shù)；a_i[t]＝0表示無人機決定在第t時隙中不將數(shù)據(jù)發(fā)送到第i個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備；

假設(shè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是由無人機以時分多址的方式發(fā)送信號的，則有：

其中，C2表示第二約束條件，假設(shè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的坐標為(x_i,y_i)，無人機在t時隙中的坐標為(x[t]；y[t]；h[t])，無人機的軌跡用位置序列q[t]＝[x[t]；y[t]；h[t]]來表征，則有：

C3:q[1]＝q[T] (3)