一种无人机群区域无线覆盖部署方法技术

本发明专利技术涉及无人机群区域覆盖技术领域，具体涉及一种无人机群区域无线覆盖部署方法，包括有：步骤1：设无人机群中每架无人机的性能都相同，无人机群需要覆盖的区域为一矩形区域A，区域的长度L和宽度W远大于单架无人机的覆盖半径，地面用户随机分布在区域A中；步骤2：确定单架无人机的覆盖半径R；步骤3：将无人机群按等边三角形的方式确定每架无人机的位置；步骤4：将地面用户分配给无人机；步骤5：根据公式h

【技术实现步骤摘要】
一种无人机群区域无线覆盖部署方法
本专利技术涉及无人机群区域覆盖
，具体涉及一种无人机群区域无线覆盖部署方法。
技术介绍
无人机由于其体积小、灵活性高和造价低等优势，已经在军事和民用方面得到了广泛应用。在民用方面的一个重要应用就是当灾害发生，导致地面基站通信系统无法工作时，无人机可以及时为地面人员提供通信服务；另外作为一种辅助通信手段，无人机可以减轻5G通信系统的负担，为用户提供实时可靠的通信服务。为提高效率，无人机应尽可能多的覆盖较大面积，为尽量多的用户提供服务，针对无人机的无线覆盖这一问题取得了一系列的研究成果，但其相关理论与关键技术还远未成熟，比如针对圆形区域的无线覆盖问题仍需要进一步研究，由于单架无人机的覆盖能力有限，对于更大的区域或用户数需要利用多架无人机进行覆盖部署，而如何对多架无人机进行科学部署，以提高其覆盖效率的问题仍未提出有效的解决办法。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供一种无人机群区域无线覆盖部署方法,有效提升了无人机群的覆盖效率。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种无人机群区域无线覆盖部署方法，包括有：步骤1：设无人机群中每架无人机的性能都相同，无人机群需要覆盖的区域为一矩形区域A，区域的长度L和宽度W远大于单架无人机的覆盖半径，地面用户随机分布在区域A中；步骤2：确定单架无人机的覆盖半径R；步骤3：将无人机群按等边三角形的方式确定每架无人机的位置；步骤4：将地面用户分配给无人机；>步骤5：根据公式hnm＝Rnm×tan(θopt)，计算每架无人机的高度hnm；步骤6:根据公式计算每架无人机的发射功率作为一种改进：所述步骤2包括有：根据公式(1)，搜索最佳仰角θopt。其中(a，b，ηL，ηN)为环境参数，对于郊区参数取值为(4.88,0.43,0.1,21)；城区参数取值为(9.61,0.16,1,20)；密集城区参数取值为(12.08,0.11,1.6,23)；高层建筑城区参数取值为(27.23,0.08,2.3,34)；根据公式(2)，确定无人机的初始覆盖半径R。其中Pt为无人机允许发射的最大功率(dBm)，Pn为地面用户端的平均噪声功率(dBm)，SNR为地面用户所要求的信噪比(dBm)，f为载波频率，c为光速。作为一种改进：所述步骤3包括有：将无人机按等边三角形的方式相连，机间的距离为此时覆盖没有空隙，而且重叠也最小；设区域A左下角为坐标原点O，则无人机的位置坐标为：n为奇数，0≤n≤nmax，0≤m≤mmax；n为偶数，0≤n≤nmax，0≤m≤mmax；其中，为上取整运算。作为一种改进：所述步骤4包括有：根据地面用户的地理位置将用户分配给覆盖它的无人机，如果用户在两架无人机的重叠覆盖区域，则对用户进行标记；如果某一无人机的覆盖区内无分配的用户，则将该无人机去除；如果某一无人机的覆盖区内都是被标记的用户，则将该无人机覆盖区内用户的标记去除，且将该无人机去除；将被标记的用户，按距离最小的原则分配给唯一的无人机。作为一种改进：所述步骤5包括有：设定第[n,m]架无人机被分配用户的位置集合为步骤5.1：若k＝1，则且Rnm＝0；步骤5.2：若k>1，则以两点距离为直径，对圆进行初始化；步骤5.3：若k＝2，Rnm为圆心位置，Rnm为圆的半径；步骤5.4：若k>2，则判断下一个点是否在圆中，如果在则继续本步骤；如果不在则将作为新圆的一个边界点，另一个边界点为距离最远的圆上的点，使用这两个点作为直径构造新圆，继续本步骤直到i＝k，Pnm为新圆圆心位置，Rnm为新圆半径。综上所述，本专利技术具有以下技术效果：本专利技术提供一种无人机群区域无线覆盖部署方法，可有效提升无人机群的覆盖效率,从而节省无人机的平均能耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为无人机群坐标位置确认方式示意图；图2为无人机群的初始部署示意图；图3为无人机群调整后的部署示意图；图4为无人机群部署调整前的三维位置示意图；图5为无人机群部署调整后的三维位置示意图；图6为部署调整前和调整后无人机群所消耗的平均功率的对比示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下结合具体情况说明本专利技术的示例性实施例：一种无人机群区域无线覆盖部署方法，包括有：步骤1：设无人机群中每架无人机的性能都相同，无人机群需要覆盖的区域为一矩形区域A，区域的长度L和宽度W远大于单架无人机的覆盖半径，地面用户随机分布在区域A中；步骤2：确定单架无人机的覆盖半径R；具体为：根据公式(1)，搜索最佳仰角θopt。其中(a，b，ηL，ηN)为环境参数，对于郊区参数取值为(4.88,0.43,0.1,21)；城区参数取值为(9.61,0.16,1,20)；密集城区参数取值为(12.08,0.11,1.6,23)；高层建筑城区参数取值为(27.23,0.08,2.3,34)，本实施例中，exp为指数函数(下同)。根据公式(2)，确定无人机的初始覆盖半径R。其中Pt为无人机允许发射的最大功率(dBm)，Pn为地面用户端的平均噪声功率(dBm)，SNR为地面用户所要求的信噪比(dBm)，f为载波频率，c为光速。步骤3：将无人机群按等边三角形的方式确定每架无人机的位置；请参考图1，具体为：将无人机按等边三角形的方式相连，机间的距离为此时覆盖没有间隙，而且重叠也最小；设区域A左下角为坐标原点O，则无人机的位置坐标为：n为奇数，0≤n≤nmax，0≤m≤mmax；n为偶数，0≤n≤nmax，0≤m≤mmax；其中，为上取整运算。步骤4：将地面用户分配给无人机；具体为：根据地面用户的地理位置将用户分配给覆盖它的无人机，如果用户在两架无人机的重叠覆盖区域，则对用户进行标记；如果某一无人机的覆盖区内无分配的用户，则将该无人机去除；如果某一无人机的覆盖区内都是被标记的用户，则将该无人机覆盖区内用户的标记去除，且将该无人机去除；将被标记的用户，按距离最小的原则分配给唯一的无人机。步骤5：根据公式hnm＝Rnm×tan(θopt)，计算每架无人机的高度hnm；具体为：设定第[n,m]架无人机被分配用户的位置集合为步骤5.1：若本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机群区域无线覆盖部署方法，其特征在于，包括有：/n步骤1：设无人机群中每架无人机的性能都相同，无人机群需要覆盖的区域为一矩形区域A，区域的长度L和宽度W远大于单架无人机的覆盖半径，地面用户随机分布在区域A中；/n步骤2：确定单架无人机的覆盖半径R；/n步骤3：将无人机群按等边三角形的方式确定每架无人机的位置；/n步骤4：将地面用户分配给无人机；/n步骤5：根据公式h

【技术特征摘要】
1.一种无人机群区域无线覆盖部署方法，其特征在于，包括有：
步骤1：设无人机群中每架无人机的性能都相同，无人机群需要覆盖的区域为一矩形区域A，区域的长度L和宽度W远大于单架无人机的覆盖半径，地面用户随机分布在区域A中；
步骤2：确定单架无人机的覆盖半径R；
步骤3：将无人机群按等边三角形的方式确定每架无人机的位置；
步骤4：将地面用户分配给无人机；
步骤5：根据公式hnm＝Rnm×tan(θopt)，计算每架无人机的高度hnm；
步骤6：根据公式计算每架无人机的发射功率


2.根据权利要求1所述的一种无人机群区域无线覆盖部署方法，其特征在于，所述步骤2包括有：根据公式(1)，搜索最佳仰角θopt。



其中(a，b，ηL，ηN)为环境参数，对于郊区参数取值为(4.88，0.43，0.1，21)；城区参数取值为(9.61，0.16，1，20)；密集城区参数取值为(12.08，0.11，1.6，23)；高层建筑城区参数取值为(27.23，0.08，2.3，34)；
根据公式(2)，确定无人机的初始覆盖半径R。



其中Pt为无人机允许发射的最大功率(dBm)，Pn为地面用户端的平均噪声功率(dBm)，SNR为地面用户所要求的信噪比(dBm)，f为载波频率，c为光速。


3.根据权利要求1所述的一种无人机群区域无线覆盖部署方法，其特征在于，所述步骤3包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉恒，陈海峰，赵鑫，彭浩，许寿朋，苏敏，
申请(专利权)人：河南机电职业学院，郑州亚柏智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41