[發明專利]基于最優傳輸理論的災后UAV輔助通信區域劃分方法及系統

有效

• 申請號: 202110224906.1
• 申請日: 2021-03-01
• 公開（公告）號: CN113115217B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 田杰;王娣;紀秀朝;陸佃杰
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/40;H04W4/90;H04W28/02;H04W28/08;H04W28/18
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種基于最優傳輸理論的災后UAV輔助通信區域劃分方法，其特征在于，包括：

在災后UAV通信網絡模型中，根據每個UAV的通信帶寬和UAV輔助通信區域內地面用戶的數量，得到UAV與地面用戶之間的通信帶寬；

根據UAV與地面用戶之間的通信帶寬和路徑損耗得到UAV與地面用戶之間的傳輸速率，根據通信傳輸速率與UAV自身總功率消耗得到UAV能效；

以最大化所有UAV總能效為目標函數，采用最優傳輸理論將目標函數轉換為最小化地面用戶坐標與UAV坐標間傳輸映射的傳輸成本，根據傳輸成本函數得到最優傳輸映射，基于此劃分UAV輔助通信區域；

所述UAV數量為K，通信頻帶總帶寬為B，則每個UAV的通信帶寬為在UAVk的輔助通信區域內地面用戶的數量為M_k，UAV與地面用戶之間的通信帶寬為

采用概率LoS通信模型，計算UAVk與地面用戶i之間的路徑損耗：

其中，f_c為發送信號的載波頻率，d₀為自由空間損耗模型的參考距離，c為光速，μ_LoS和μ_NLoS分別表示由LoS連接和由NLoS連接造成的相對于自由空間損耗的額外損耗，d_k，i(x，y)為UAVk和位于(x，y)處的用戶i之間的距離；

UAVk和位于(x，y)處的用戶i之間的通信信噪比SNR為：UAV k和位于(x，y)處的用戶i之間的數據傳輸速率為：

其中，為UAV與地面用戶之間的通信帶寬，M_k為UAV k的輔助通信區域內地面用戶的數量，P_k為UAVk的發射功率，σ²為通信鏈路的噪聲功率；為UAV k和位于(x，y)處的用戶i之間的平均路徑損耗；所以根據上式得到UAV與地面用戶之間的傳輸速率；

UAV自身懸停功率為：其中，F為UAV克服自身重力、機載電池重力以及總拉力時所需要的推力，η為UAV的功率效率，q為UAV的轉子的數量，r為UAV轉子的直徑，ρ為空氣密度；

根據通信傳輸速率與UAV自身總功率消耗得到傳輸單位數據量時的UAV功率消耗；

所述地面用戶坐標與UAV坐標間傳輸映射為：

其中，ξ_k是與UAV發射功率直接相關的因數，是地面用戶所在區域的指示函數，為UAV集合，傳輸映射函數T(v)表示若點v＝(x，y)的地面用戶位于區域D_k內時，其映射的點為對應的UAVk的坐標s_k。

2.如權利要求1所述的一種基于最優傳輸理論的災后UAV輔助通信區域劃分方法，其特征在于，所述目標函數的約束條件為：各個UAV輔助通信區域不重疊，且各UAV輔助通信區域并集為整個區域。