【技术实现步骤摘要】
一种无人机通信质量的优化方法及系统
本专利技术涉及无人机
，具体涉及一种无人机通信质量的优化方法及系统。
技术介绍
近年来，无人机在各个领域得到了广泛的应用。无人机在通信领域有三个主要应用，包括：与地面通信设备作为空中基站的直接通信、与地面基站作为移动中继的协同通信和飞行计算云网。与传统的地面通信相比，低空无人机具有更快的部署、更灵活的重构和更好的通信通道等优点。更重要的是，它可以在视线链接中以更高的概率进行通信。通过优化无人机的部署来优化无人机通信系统的性能，包括静态部署和动态部署。现有技术综合分析视距和非视距条件，优化无人机通信平台的高度，以提供最大的地面无线电覆盖。现有技术还提出了一种有效的三维放置方法，以最大限度地增加无人机单元覆盖的用户数量。现有技术还提出了穷举搜索算法和最大加权面积算法来解决无人机放置问题，以最大限度地增加不同服务质量要求的覆盖用户数量。现有技术中还有通过优化无人机的轨迹来优化通信系统的性能，但是在优化轨迹的过程中，通信链路默认为视距链路，而不考虑视距链路和非视距概率...
【技术保护点】
1.一种无人机通信质量的优化方法，其特征在于，包括：/n步骤S1、搭建系统模型，确定无人机通信质量优化应满足的约束条件，所述约束条件包括无人机视距通信的条件，并设定视距链路概率大于预设阈值；/n步骤S2、根据所述约束条件，优化无人机发射功率、用户关联和调度、无人机轨迹中的任一项或多项，从而最大化所有物联网设备的最小数据速率。/n
【技术特征摘要】
1.一种无人机通信质量的优化方法，其特征在于，包括：
步骤S1、搭建系统模型，确定无人机通信质量优化应满足的约束条件，所述约束条件包括无人机视距通信的条件，并设定视距链路概率大于预设阈值；
步骤S2、根据所述约束条件，优化无人机发射功率、用户关联和调度、无人机轨迹中的任一项或多项，从而最大化所有物联网设备的最小数据速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
假设无线通信系统中，无人机飞行在N个物联网设备之上，并向它们发送数据，假设所有物联网设备都只有一根天线，则有：
C1:ai[t]＝{0,1}(1)
其中，C1表示第一约束条件，ai[t]＝1表示无人机决定在第t时隙中将数据发送到第i个物联网设备，1≤i≤N，N为大于1的正整数；ai[t]＝0表示无人机决定在第t时隙中不将数据发送到第i个物联网设备；
假设物联网设备是由无人机以时分多址的方式发送信号的，则有：
其中，C2表示第二约束条件，假设物联网设备的坐标为(xi,yi)，无人机在t时隙中的坐标为(x[t]；y[t]；h[t])，无人机的轨迹用位置序列q[t]＝[x[t]；y[t]；h[t]]来表征，则有：
C3:q[1]＝q[T](3)
其中，C3表示第三约束条件，C4表示第四约束条件，T表示T时刻，无人机的整个运动时间是T，Smax＝Vmax·T[t]是无人机在t时隙内行走的最大水平距离，Vmax是无人机飞行的最大速度，T[t]表示t时隙持续的时长；
第i个物联网设备与无人机之间的水平距离为：
在第t个时隙中，第i个物联网设备与无人机之间的距离为：
在实际中，h[t]有以下约束：
C5:hmin≤h[t]≤hmax(7)
其中，C5表示第五约束条件，h[t]表示无人机与物联网设备的垂直高度，hmin表示无人机与物联网设备垂直高度的最小值，hmax表示无人机与物联网设备垂直高度的最大值；
基于实际的三维信道模型，无人机和第i个物联网设备之间的空对地信道的视距链路概率建模为：
其中a和b是由环境定义的正常数，θi[t]是物联网设备与无人机的仰角，
指定所述空对地信道的视距链路概率大于阈值εLoS，则有：
C6:ai[t]Dsi[t]≤h[t](9)
其中，C6表示第六约束条件，常数
对于无人机和第i个物联网设备的视距链路，将信道功率增益表示为自由空间路径损耗模型：
gi[t]＝ρ0(di[t])-2(10)
其中ρ0表示参考距离1m的信道功率；
设B是从无人机到物联网设备的下行链路信道的总带宽，每个物联网设备用等带宽B＝B/N分配；pi[t]表示作为无人机的发射功率，第i个物联网设备处的接收信噪比表示为：
其中，σ2表示高斯白噪声，对于无人机发射功率，则有：
C7:pi[t]≤Pmax(12)
如果无人机决定在t时隙将数据发送到物联网设备，则数据速率可表示为：
ri[t]＝log2(1+γi[t])(13)
数据速率应满足服务质量QoS如下：
其中，C7表示第七约束条...
【专利技术属性】
技术研发人员：李久常，林建圳，何春龙，唐能，刘赛，
申请(专利权)人：深圳以正科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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