[發(fā)明專利]一種在災(zāi)后地區(qū)部署無(wú)人機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011278985.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112333767B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代海波;張晨雨;羅佳俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W28/02
• 分類號(hào): H04W28/02;H04W72/08;H04W72/12;H04W76/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種在災(zāi)后地區(qū)部署無(wú)人機(jī)應(yīng)急通信系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)構(gòu)建支持無(wú)人機(jī)通信的下行鏈路系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括多個(gè)旋翼無(wú)人機(jī)和地面終端；

(2)構(gòu)建以最大化地面終端和無(wú)人機(jī)之間通信的基于數(shù)據(jù)速率的QoE之和為目標(biāo)的優(yōu)化問(wèn)題；

(3)構(gòu)建基于博弈論的優(yōu)化模型，將步驟(2)中的優(yōu)化問(wèn)題建模為有QoE評(píng)價(jià)策略的博弈模型；

(4)采用分布式學(xué)習(xí)算法迭代得到無(wú)人機(jī)軌跡與資源分配策略，直到步驟(2)中的優(yōu)化問(wèn)題達(dá)到最優(yōu)，無(wú)人機(jī)最終位置和傳輸策略被確定；

步驟(2)的優(yōu)化函數(shù)為：

P：

約束條件為：

其中：

其中，無(wú)人機(jī)基站包括M個(gè)，用表示，其位置用(b_m，c_m，h_m)表示；w_m＝(b_m，c_m)表示無(wú)人機(jī)m_k的水平位置，h_m表示無(wú)人機(jī)m_k的高度；地面終端包括K個(gè)，用表示，其位置用表示；m_k表示與地面終端k相關(guān)聯(lián)的無(wú)人機(jī)，其中為從無(wú)人機(jī)m_k到地面終端k的水平距離，為從無(wú)人機(jī)m_k到地面終端k的發(fā)射功率，為無(wú)人機(jī)m_k到用戶k之間的信道，為接收端用戶k的噪聲功率，為與無(wú)人機(jī)m_k相關(guān)的地面終端的集合，Ω為地面終端所在的平面范圍；MOS函數(shù)中的R為數(shù)據(jù)速率，θ₁為最小數(shù)據(jù)速率，θ₂為推薦數(shù)據(jù)速率；

所述步驟(3)包括以下步驟：

(31)每個(gè)無(wú)人機(jī)m_k在地面上所有可能選擇位置的投影位置的有限集合預(yù)定飛行高度為h_m；將投影的平面均勻劃分為N個(gè)相等的像元，為單元格集合，l_n為單元格n的中心位置，即無(wú)人機(jī)m的行動(dòng)由表示，a＝(a₁，a₂，…，a_M)為所有無(wú)人機(jī)的行為選擇，為所有無(wú)人機(jī)可能選擇的動(dòng)作空間；

(32)令為無(wú)人機(jī)m與其相鄰無(wú)人機(jī)的集合，為與相關(guān)的地面終端的集合，用p＝(p_m，p_-m)表示無(wú)人機(jī)的功率分配策略，其中p_-m表示與無(wú)人機(jī)m非相鄰的無(wú)人機(jī)與其相關(guān)的地面終端的功率集合；表示無(wú)人機(jī)m的所有可能分配的功率空間，其中，且

(33)將每個(gè)無(wú)人機(jī)視為博弈參與者，將優(yōu)化問(wèn)題建模為帶有QoE評(píng)價(jià)策略的博弈模型：

其中，是無(wú)人機(jī)集合，是參與者k的策略空間，u_m是參與者k的效用函數(shù)，效用函數(shù)如下：

所述步驟(4)包括以下步驟：

(41)初始化：在迭代t＝0時(shí)，設(shè)置所有無(wú)人機(jī)的初始位置，并且：

(42)選擇更新的無(wú)人機(jī)：以分布式的方式找到一組更新的無(wú)人機(jī)使得無(wú)人機(jī)與其相鄰的無(wú)人機(jī)進(jìn)行通信以獲得有用的本地信息，計(jì)算u_m(a(t)，p(t))；

(43)探索功率分配策略：每個(gè)無(wú)人機(jī)更新其動(dòng)作集并以相等的概率從中隨機(jī)選擇一個(gè)戰(zhàn)斗策略a′_m；設(shè)基于此，無(wú)人機(jī)m通過(guò)獨(dú)立確定中無(wú)人機(jī)的功率分配策略；無(wú)人機(jī)m計(jì)算u′_m(a′，(p′_m，p_-m(t)))；

(44)更新動(dòng)作策略：每個(gè)無(wú)人機(jī)使用以下規(guī)則更新其在下一次迭代中的位置：

其中，τ是一個(gè)小的正常數(shù)，也就是該算法的平滑因子，其他無(wú)人機(jī)的位置不變，即a_n(t+1)＝a_n(t)，根據(jù)a(t+1)，相應(yīng)的功率分配策略被更新為p(t+1)；

(45)對(duì)于每次迭代t＝1，2，…循環(huán)(42)至(44)，直到所有無(wú)人機(jī)不改變其動(dòng)作策略，結(jié)束循環(huán)。