[發明專利]一種基于無向圖的無人機基站部署方法

有效

• 申請號: 202011219855.5
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112351438B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 許娟;武迪
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04B7/185
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種基于無向圖的無人機基站部署方法，主要解決無人機基站的優化部署問題。其實現的方法為：1)根據地面終端之間的距離信息，繪制出無向圖。2)基于無向圖，對無向圖中度數為0和1的節點進行預處理。3)將無向圖劃分成若干個一階或二階完全子圖，并以此為基礎部署無人機基站。4)根據無向圖中頂點的度數信息和頂點的相鄰信息，不斷調整基站的覆蓋范圍，合并基站，減少基站的數目。5)重復過程3)和4)多次，來優化部署方案，直到達到終止條件。本發明能夠高效低成本地部署無人機基站，可應用于區域監控，臨時通信等。

技術領域

本專利涉及領域為無線通信技術領域，具體涉及一種無人機基站部署的優化方法。

背景技術

作為一種新型的通信方式，無人機無線通信因其高度的移動性，以及LOS信道的高可能性，其在近些年來得到了快速的發展。目前，無人機無線通信已經在輔助通信、中繼通信、信息收集等應用中有了廣泛的應用。例如，無人機可以作為飛行的移動基站，為地面終端提供臨時通訊服務。無人機基站具有部署快、成本低的特點，近年來逐漸成為研究熱點。無人機基站目前已經被廣泛應用在，災后臨時通信網絡、火災檢測、交通巡邏等。

受限于無人機有限的電池能量，通信功率等原因，如何快速低成本的部署無人機基站是目前無人機基站投入使用的一個技術挑戰。目前，已經有部分無人機基站的部署方法的研究。文獻“Deployment of UAV-mounted access points according to spatialuser locations in two-tier cellular networks”中采用K-means方法來部署無人機基站，但是該方法效率較低，且算法受聚類數量影響大。文獻“Placement Optimization ofUAV-Mounted Mobile Base Stations”采用了螺旋布局和凸包求邊界的算法來布置無人機基站，但是該方法的解空間有限，很難得到最優解。文獻“Placement optimization methodfor multi-UAV relay communication”采用遺傳算法對無人機和地面終端進行組合編碼來部署無人機基站，但是該方法需要不斷嘗試無人機基站的數目，在無人機基站需求數目較大時，算法效率較低。

發明內容

本發明的發明目的為了克服上述技術的不足，提出了一種基于無向圖的無人機基站部署方法。

一種基于無向圖的無人機基站部署方法，包括以下步驟：

S1：建立系統模型，根據地面終端的距離信息，構建無向圖；

S2：基于無向圖中頂點的相鄰信息，對圖中頂點進行預處理；

S3：隨機構造若干個無人機基站，并不斷合并無人機基站，減少無人機基站的數目；

S4：循環執行S3，直到達到最大循環次數或者最優部署方案的基站數目無變化。

S1的具體方法為：

以無人機初始位置為原點(0，0)建立坐標系，任意時刻無人機的坐標為u(t)＝(x_u(t)，y_u(t))，其中x_u(t)為任意時刻t下無人機的橫坐標，y_u(t)為任意時刻t下無人機的縱坐標，對于所有N個地面終端{1，2，3，...，N}，任意地面終端i在坐標系上的位置為q_i＝(x_i，y_i)，其中x_i，y_i分別為地面終端i在坐標系上的橫坐標和縱坐標信息。

任意地面終端i，j之間距離為Distance(i，j)，

其中，x_i，y_i為地面終端i的橫坐標與縱坐標信息，x_j，y_j為地面終端j的橫坐標與縱坐標信息。