【技术实现步骤摘要】
支持无线功率传输的无人机通信网络资源分配及部署方法
[0001]本专利技术属于无线传感器网络资源分配领域，涉及一种支持无线功率传输的无人机通信网络资源分配及部署方法。
技术介绍
[0002]近年来，无人机已在多个领域获得广泛应用。由于无人机的灵活性和移动性，在无线通信系统中使用无人机作为中继、空中基站等，可有效提升系统覆盖范围及容量。此外，无人机也可用作移动能量发射器，在空中飞行，以广播射频信号，对低功率地面节点(如传感器和物联网设备)进行无线充电来延长其寿命。
[0003]目前已有文献研究物联网设备数据传输问题，如有文献研究无人机协助物联网设备执行数据传输，联合优化无人机部署及无线资源分配问题，以最大化无人机服务的物联网设备数量；又例如，有文献提出基于物联网设备数据传输时延最小化的资源分配方案；现有研究较少联合考虑无人机轨迹设计及能耗、传感器节点电量约束对网络资源分配及无人机部署的影响问题。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种支持无线功率传输的无人机通信网络资源分配及部...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种支持无线功率传输的无人机通信网络资源分配及部署方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：建立无人机系统模型；S2：建立信道模型；S3：建立无人机及传感器节点电量模型；S4：建立无人机能耗模型；S5：建立无人机数据调度及轨迹优化限制条件；S6：基于无人机能耗优化确定数据调度及能量传输策略。2.根据权利要求1所述的支持无线功率传输的无人机通信网络资源分配及部署方法，其特征在于：步骤S1中所述的无人机系统模型由一个全双工无人机、多个传感器节点以及一个数据中心组成，其中传感器节点收集环境数据并传输至数据中心；无人机从数据中心正上方出发依次飞行至各传感器节点正上方进行数据收集，完成数据收集后返回数据中心；令SN
k
表示第k个传感器节点，表示为SN
k
所收集的数据量，Ω
k
＝(x
k
,y
k
)表示SN
k
的位置坐标，k＝1,...,K，Ω0＝(x0,y0)表示数据中心位置的坐标；将系统时间划分为大小相等的时隙，令T表示时隙总数，τ0表示时隙长度，无人机在一个时隙内位置固定不变，第t个时隙无人机的位置表示为其中h表示无人机的飞行高度，设置为常数；无人机的初始位置及返回位置均为当无人机飞行或者悬停在某个传感器节点正上方时，采用无线功率传输方式为传感器进行充电，传输能量。3.根据权利要求1所述的支持无线功率传输的无人机通信网络资源分配及部署方法，其特征在于：步骤S2中所述建立信道模型具体包括：令g
t,k
表示第t个时隙无人机与SN
k
之间链路的信道增益，建模为：g
t,k
＝βd
t,k
‑2其中d
t,k
表示第t个时隙无人机与SN
k
之间的距离，建模为：β表示距离传感器1米处的信道增益，1≤k≤K。4.根据权利要求1所述的支持无线功率传输的无人机通信网络资源分配及部署方法，其特征在于：步骤S3中所述建立无人机及传感器节点电量模型，具体包括：令表示无人机在第t个时隙的电池电量，的更新公式为：其中表示初始时刻无人机电池电量的最大值，为第t个时隙无人机的推进能耗，计算公式为：
其中P0和P0′
为常数，U
tip
为转子叶片的叶尖速度，v0为无人机悬停时平均转子诱导速度，v
t
表示无人机在第t个时隙的飞行速度，ξ
drag
和ξ
rotor
分别为机身阻力比和转子可靠性，ρ
air
和S
rotor
分别为空气密度和转子盘面积；为无人机为传感器节点充电所消耗的能量，建模为：其中P
c
为无人机的发射功率，τ
t
为第t个时隙无人机传输能量所需时间，τ
t
≤τ0；令B
t,k
表示SN
k
在第t个时隙的电池电量，则SN
k
的电池电量变化过程表示为：其中表示第t个时隙SN
k
自身的基础能耗，B
k,max
表示SN
k
的最大电池容量，α
t,k
∈{0,1}表示传感器节点数据传输变量，α
t,k
＝1表示第t个时隙SN
k
传输数据至无人机，反之，α
t,k
＝0；β
t,k
∈{0,1}表示传感器节点能量收集变量，若β
t,k
＝1，表示在第t个时隙SN
技术研发人员：柴蓉，李沛欣，唐柔枝，陈前斌，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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