多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法及装置，多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法，包括：确定N个无人机的实际位置；根据所述N个无人机的实际位置，确定所述N个无人机所有候选位置；在所述N个无人机的候选位置的部分或全部组合中，根据各种组合下无人机的覆盖效用信息，确定目标组合，所述目标组合中记载了所述N个无人机中每个无人机的目标位置，所述覆盖效用信息与对应无人机处于相应位置时所覆盖的任务量，以及满足其所覆盖的任务量所需消耗的传输开销相关联；根据所述N个无人机各自的目标位置，部署所述N个无人机。

【技术实现步骤摘要】
多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法及装置
本专利技术涉及无人机领域，尤其涉及一种多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法及装置。
技术介绍
随着无线通信技术的不断革新，无人机辅助通信网络迅速发展且拥有广阔应用前景，在高任务需求和高动态变化的通信场景中发挥着重要作用。在复杂飞行环境下，单机运作往往孤掌难鸣，很难应对复杂和动态变化的环境，故而，通常需采用多无人机联合覆盖的方式进行部署控制。现有相关技术中，在部署时考虑的因素较少，例如：未充分考虑无人机的传输开销、天线增益、空-地链路特性等实际物理因素，进而，无法准确描述空地状态变化对无人机效用的影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法及装置，以解决无法准确描述空地状态变化对无人机效用的影响的问题。根据本专利技术的第一方面，提供了一种多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法，包括：确定N个无人机的实际位置；根据所述N个无人机的实际位置，确定所述N个无人机所有候选位置；在所述N个无人机的候选位置的部分或全部组合中，根据各种组合下无人机的覆盖效用信息，确定目标组合，所述目标组合中记载了所述N个无人机中每个无人机的目标位置，所述覆盖效用信息与对应无人机处于相应位置时所覆盖的任务量，以及满足其所覆盖的任务量所需消耗的传输开销相关联；根据所述N个无人机各自的目标位置，部署所述N个无人机。可选的，在所述N个无人机的候选位置的部分或全部组合中，根据各种组合下无人机的覆盖效用信息，确定目标组合，包括：随机在所述N个无人机中选择一个当前无人机；在所述当前无人机的所有候选位置中，随机选择一个当前预期位置；计算第一覆盖效用信息；所述第一覆盖效用信息为所述当前无人机当前位置状态的覆盖效用信息，其中的位置状态表征了对应的无人机当前被确定的位置，每个无人机初始的位置状态所表征的位置为其实际位置；计算第二覆盖效用信息，所述第二覆盖效用信息为所述当前无人机到达所述当前预期位置，且所述N个无人机中除所述当前无人机之外的其余无人机的位置均不变的情况下，所述当前无人机的覆盖效用信息；根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息，更新所述当前无人机的位置状态；多次重复以上过程，以在每次重复后更新一次所述N个无人机的位置状态；确定所述N个无人机最终的位置状态所表征的位置为所述目标位置。可选的，根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息，更新所述当前无人机的位置状态，包括：若根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息确定当前的更新策略为第一更新策略，则：确定所述当前无人机的位置状态保持不变；若根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息确定当前的更新策略为第二更新策略，则：确定所述当前无人机的位置状态所表征的位置变化为所述当前预期状态。可选的，所述当前的更新策略是根据以概率信息确定的，其中的概率信息是根据以下函数确定的：其中：i表示第i次迭代更新；ln(i)表示第n个无人机在第i次迭代更新时当前位置状态所表征的位置；表示第n个无人机在第i次迭代更新时的当前预期位置；α为自定义的学习参数；u1n(ln(i))为当前位置状态的覆盖效用信息；为当前预期位置的覆盖效用信息；P(ln(i+1)＝ln(i))为第一概率信息，表示了采用第一更新策略的概率；为第二概率信息，表示了采用第二更新策略的概率。可选的，所述覆盖效用信息是根据以下公式确定的：其中：ln表示了无人机n的三维位置(xn，yn，hn)；j表示了第j个地面用户；βi为地面用户j的任务量；ρ为预设的表示任务收益和传输开销的重要性的参数；qj(ln)表示了无人机n在位置是ln时对地面用户j的覆盖成功的概率，qj(lk)表示了其中n取k时，无人机k在位置是lk时对地面用户j的覆盖成功的概率。可选的，其中的qj(ln)是通过以下公式确定的：其中：PLos，n为无人机n的视距链路概率；PLos，n表示为：C和D是取决于环境的常量；为地面任务的区域与无人机n之间的仰角；PNLos，n为无人机n的非视距链路概率；PNLos，n表示为：PNLos，n＝1-PLos，n；pmin是无人机n一次成功探测所需要的最小传输功率；LdB＝10·n0log(4πfcdn，j/c)且LdB表示无人机n的空对地通信传输的路径损耗；n0为路径损耗系数；fc为无人机n的工作载频；dn，j为无人机n和地面用户j对应的任务区域点的直线距离；c为电磁波传输速率；pn为无人机n的传输功率；G为无人机n的天线增益；(μLos，σLos)表示视距链路LOS下阴影衰落的均值与方差；(μNLos，σNLos)表示非视距链路NLOS下阴影衰落的均值与方差；Q(.)表示标准正态分布的右尾函数。根据本专利技术的第二方面，提供了一种多无人机合作的空基无线信号覆盖部署装置，包括：实际位置确定模块，用于确定N个无人机的实际位置；候选位置确定模块，用于根据所述N个无人机的实际位置，确定所述N个无人机所有候选位置；目标位置确定模块，用于在所述N个无人机的候选位置的部分或全部组合中，根据各种组合下无人机的覆盖效用信息，确定目标组合，所述目标组合中记载了所述N个无人机中每个无人机的目标位置，所述覆盖效用信息与对应无人机处于相应位置时所覆盖的任务量，以及满足其所覆盖的任务量所需消耗的传输开销相关联；部署模块，用于根据所述N个无人机各自的目标位置，部署所述N个无人机。可选的，所述目标位置确定模块，具体用于：随机在所述N个无人机中选择一个当前无人机；在所述当前无人机的所有候选位置中，随机选择一个当前预期位置；计算第一覆盖效用信息；所述第一覆盖效用信息为所述当前无人机当前位置状态的覆盖效用信息，其中的位置状态表征了对应的无人机当前被确定的位置，每个无人机初始的位置状态所表征的位置为其实际位置；计算第二覆盖效用信息，所述第二覆盖效用信息为所述当前无人机到达所述当前预期位置，且所述N个无人机中除所述当前无人机之外的其余无人机的位置均不变的情况下，所述当前无人机的覆盖效用信息；根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息，更新所述当前无人机的位置状态；多次重复以上过程，以在每次重复后更新一次所述N个无人机的位置状态；确定所述N个无人机最终的位置状态所表征的位置为所述目标位置。可选的，所述目标位置确定模块，具体用于：若根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息确定当前的更新策略为第一更新策略，则：确定所述当前无人机的位置状态保持不变；若根据所述第一覆盖效用信息与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法，其特征在于，包括：/n确定N个无人机的实际位置；/n根据所述N个无人机的实际位置，确定所述N个无人机所有候选位置；/n在所述N个无人机的候选位置的部分或全部组合中，根据各种组合下无人机的覆盖效用信息，确定目标组合，所述目标组合中记载了所述N个无人机中每个无人机的目标位置，所述覆盖效用信息与对应无人机处于相应位置时所覆盖的任务量，以及满足其所覆盖的任务量所需消耗的传输开销相关联；/n根据所述N个无人机各自的目标位置，部署所述N个无人机。/n

【技术特征摘要】
1.一种多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法，其特征在于，包括：
确定N个无人机的实际位置；
根据所述N个无人机的实际位置，确定所述N个无人机所有候选位置；
在所述N个无人机的候选位置的部分或全部组合中，根据各种组合下无人机的覆盖效用信息，确定目标组合，所述目标组合中记载了所述N个无人机中每个无人机的目标位置，所述覆盖效用信息与对应无人机处于相应位置时所覆盖的任务量，以及满足其所覆盖的任务量所需消耗的传输开销相关联；
根据所述N个无人机各自的目标位置，部署所述N个无人机。


2.根据权利要求1所述的多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法，其特征在于，在所述N个无人机的候选位置的部分或全部组合中，根据各种组合下无人机的覆盖效用信息，确定目标组合，包括：
随机在所述N个无人机中选择一个当前无人机；
在所述当前无人机的所有候选位置中，随机选择一个当前预期位置；
计算第一覆盖效用信息；所述第一覆盖效用信息为所述当前无人机当前位置状态的覆盖效用信息，其中的位置状态表征了对应的无人机当前被确定的位置，每个无人机初始的位置状态所表征的位置为其实际位置；
计算第二覆盖效用信息，所述第二覆盖效用信息为所述当前无人机到达所述当前预期位置，且所述N个无人机中除所述当前无人机之外的其余无人机的位置均不变的情况下，所述当前无人机的覆盖效用信息；
根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息，更新所述当前无人机的位置状态；
多次重复以上过程，以在每次重复后更新一次所述N个无人机的位置状态，并确定所述N个无人机最终的位置状态所表征的位置为所述目标位置。


3.根据权利要求2所述的多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法，其特征在于，根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息，更新所述当前无人机的位置状态，包括：
若根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息确定当前的更新策略为第一更新策略，则：确定所述当前无人机的位置状态保持不变；
若根据所述第一覆盖效用信息与所述第二覆盖效用信息确定当前的更新策略为第二更新策略，则：确定所述当前无人机的位置状态所表征的位置变化为所述当前预期状态。


4.根据权利要求3所述的多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法，其特征在于，所述当前的更新策略是根据以概率信息确定的，其中的概率信息是根据以下函数确定的：



其中：
i表示第i次迭代更新；
ln(i)表示第n个无人机在第i次迭代更新时当前位置状态所表征的位置；

表示第n个无人机在第i次迭代更新时的当前预期位置；
α为自定义的学习参数；
u1n(ln(i))为当前位置状态的覆盖效用信息；

为当前预期位置的覆盖效用信息；
P(ln(i+1)＝ln(i))为第一概率信息，表示了采用第一更新策略的概率；

为第二概率信息，表示了采用第二更新策略的概率。


5.根据权利要求1至4任一项所述的多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法，其特征在于，所述覆盖效用信息是根据以下公式确定的：



其中：
ln表示了无人机n的三维位置(xn,yn,hn)；
j表示了第j个地面用户；
βj为地面用户j的任务量；
ρ为预设的表示任务收益和传输开销的重要性的参数；
qj(ln)表示了无人机n在位置是ln时对地面用户j的覆盖成功的概率，qj(lk)表示了其中n取k时，无人机n在位置是lk时对地面用户j的覆盖成功的概率。


6.根据权利要求5所述的多无人机合作的空基无线信号覆盖部署方法，其特征在于，其中的qj(ln)是通过以下公式确定的：



其中：
PLos,n为无人机n的视距链路概率；
PLos,n表示为：
C和D是取决于环境的常量；

为地面任务的区域与无人机n之间的仰角；
PNLos,n为无人机n的非视距链路概率；
PNLos,n表示为：PNLos,n＝1-PLos,n；
pmin是无人机n一次成功探测所需要的最小传输功率；
LdB＝10·n0log(4πfcdn,j/c)且LdB表示无人机n的空对地通信传输的路径损耗；
n0为路径损耗系数；
fc为无人机n的工作载频；
dn,j为无人机n和地面用户j对应的任务区域点的直线距离；
c为电磁波传输速率；
pn为无人机n的传输功率；
G为无人机n的天线增益；
(μLos,σLos)表示视距链路LOS下阴影衰落的均值与方差；
(μNLos,σNLos)表示非视距链路NLOS下阴影衰落的均值与方差；
Q(.)表示标准正态分布的右尾函数。


7.一种多无人机合作的空基无线信号覆盖部署装置，其特征在于，包括：
实际位置确定模块，用于确定N个无人机的实际位置；
候选位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜化京，李瀚，姜维，
申请(专利权)人：上海特金无线技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31