一种在多用户位置未知环境下的中继无人机部署方法技术

本发明专利技术公开了一种在多用户位置未知环境下的中继无人机部署方法，包括：

【技术实现步骤摘要】
一种在多用户位置未知环境下的中继无人机部署方法


[0001]本专利技术涉及中继无人机的部署，特别是涉及一种在多用户位置未知环境下的中继无人机部署方法
。

技术介绍

[0002]在现代地面通信网络中，
5G
信号
、
毫米波信号
、
太赫兹信号等高频信号容易被建筑物遮挡，从而使通信性能大大降低
。
而无人机可以在三维空间中灵活移动，并可快速部署，已经引起了广泛关注
。
无人机中继通信为避免信号被障碍物遮挡
、
建立高性能直视链路
、
特定方向能量聚焦和波束赋形提供了创新的解决方案，它利用无人机作为中继节点，构建基站
‑
无人机
‑
用户之间的直视通信链路，从而覆盖地面基站难以覆盖的区域，扩大了传统地面通信网络的覆盖范围
。
然而，现有的无人机中继通信技术在面对一些挑战时仍存在不足
。
[0003]首先，现有技术在处理用户位置未知问题时存在局限r/>。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种在多用户位置未知环境下的中继无人机部署方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.
构建包含一个基站
、
一个无人机和
K
个用户的信号传输模型，并进行无人机轨迹的初始数据点收集；
S2.
针对无人机与每一个用户之间的链路分别建立包含四个拟合参数的局部一阶信道增益函数模型，并进行局部一阶信道增益函数拟合；
S3.
使用局部一阶信道增益函数构建无人机与每一个用户之间的信道容量函数，并构建无人机与基站之间的信道容量函数，从而构建一个局部等势面；
S4.
给定局部等势面上的一个对所有用户及基站均为直视状态的起始点，初始化环形中心移动方向矢量，并按照环形轨迹搜索收集数据点来更新局部等势面；
S5.
确定无人机最优中继部署位置，并获取下一个环形中心点；
S6.
重复
S4~S5
，进行连续环形轨迹搜索，直到无人机下降到最低搜索高度或中继性能达到给定要求
。2.
根据权利要求1所述的一种在多用户位置未知环境下的中继无人机部署方法，其特征在于：所述信号传输模型中，无人机作为基站与各个用户之间的传输中继，将无人机的位置表示为，将无人机所在位置到第个用户的信道增益表示为，其中是未知的；无人机在飞行过程中进行信道测量，将无人机在某一位置测量到的到第个用户的信道增益表示为，则其中为测量噪声，将测量噪声建模为服从均值为0，方差为的高斯分布的随机变量
。3.
根据权利要求1所述的一种在多用户位置未知环境下的中继无人机部署方法，其特征在于：所述进行无人机轨迹的初始数据点收集包括：给定无人机初始位置，以环形轨迹搜索数据点，每个数据点信息包括，即每个数据点中包含无人机的位置和在该位置测量到的到第个用户的信道增益，并标注该数据点相对于基站和每个用户的链路状态；所述链路状态包括直视状态和非直视状态；若无人机与目标之间的直线链路未被障碍物遮挡，无人机与目标之间为直视状态，反之为非直视状态，其中目标为基站或用户；其中，所述环形轨迹的环形中心点对于所有用户及基站均为直视状态，环形半径，环形中心移动方向矢量，其中
。4.
根据权利要求3所述的一种在多用户位置未知环境下的中继无人机部署方法，其特征在于：所述环形轨迹的方程确定方式如下：定义坐标原点在基站位置，且环形中心移动方向矢量是任意的，给定环形中心，无人机从位置出发，环形的轨迹方程为
其中，旋转角，旋转角从0以任意旋转角速度增加至，中间变量被定义为，旋转矩阵被定义为
。5.
根据权利要求1所述的一种在多用户位置未知环境下的中继无人机部署方法，其特征在于：所述局部一阶信道增益函数模型如下：其中，为初始的环形轨迹中心，为无人机到第个用户的信道增益；和是拟合参数，定义一个拟合参数集合为，则记为；所述局部一阶信...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑元帅，陈俊挺，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：