[發明專利]灌區場景中基于能耗優化的無人機自主部署方法

在審

• 申請號: 202210758217.3
• 申請日: 2022-06-30
• 公開（公告）號: CN115119174A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王侃;鄭翔;劉卓琳;舒永翔;徐凱歌;鄭霖
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04W4/40
• 分類號: H04W4/40;H04W16/18;H04W24/02;G06N20/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王敏強

1.灌區場景中基于能耗優化的無人機自主部署方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1、構建由地面基站、無人機基站和地面終端組成的空地協作無人機組網模型；

步驟2、基于步驟1構建的空地協作無人機組網模型，針對空對地通信過程的路徑損耗，構建能耗優化模型，得到能耗獎勵值；

步驟3、針對步驟2得到的過程能耗獎勵值，搭建基于DQN算法的強化學習神經網絡模型；

步驟4、訓練步驟3得到的神經網絡模型，實時得到最優動作，對無人機進行自主部署。

2.根據權利要求1所述的灌區場景中基于能耗優化的無人機自主部署方法，其特征在于，所述步驟1具體操作為：

步驟1.1、地面基站與終端間的通信鏈路為非可視距鏈路，地面基站和無人機基站之間以及無人機基站和終端之間的通信鏈路為可視距鏈路；

步驟1.2、將無人機提供通信覆蓋的目標灌區劃分為i*j個單元，并用B＝{b₁₁,b₁₂,b₁₃,…b_ij}表示地面傳感設備的分布指示變量集合，即：若單元ij(i∈{1,2,3,…I},j∈{1,2,3,…J})中有傳感設備時,指示變量b_ij＝1；否則，b_ij＝0；用C＝{c₁₁,c₁₂,c₁₃,…,c_ij}表示無人機覆蓋的指示變量集合，即：單元ij被無人機覆蓋時，c_ij＝1；否則，c_ij＝0；由集合B和C可以得到地面終端覆蓋狀態的集合W＝{w₁₁,w₁₂,w₁₃,…,w_ij}，若w_ij＝1表示該位置有終端且被覆蓋，可以進行通信；

設定無人機的初始位置為(u_X0,u_y0,0)，在t時刻無人機的位置為為了尋找一個相對最優策略，在平衡覆蓋率的和能耗的前提下，無人機以最少的能耗部署，t時刻的覆蓋率定義為被覆蓋地面終端的數量除以地面終端總數量：

步驟1.3、基于空對地信道模型，目標單元ij和無人機基站之間的視距(Line-of-Sight，LoS)鏈路定義為：

其中，a，b是基于環境的常數權重，其取值大小有環境中障礙物占地面積與總土地面積的比值和灌區中單位面積障礙物數量及高度發布的比例參數所決定，h表示無人機基站高度，r_ij為無人機基站與單元ij之間的水平距離；非視距(Non Line-of-Sight，NLoS)鏈路計算為：

P_NLoS＝1-P_LoS。 (3)。