[发明专利]一种无人机通信质量的优化方法及系统

说明书

本发明涉及一种无人机通信质量的优化方法及系统，通过搭建系统模型，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约束条件，并设定视距链路概率大于预设阈值，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(即相当于最大限度地提高了所有物联网设备的最小吞吐量，提高了通信质量)，由于本发明提供的技术方案，考虑了视距链路概率对通信链路的影响，所以无论是通过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去优化无人机通信质量，都能够使无人机在飞行时无法时刻保持视距链路连接，保证了通信稳定性。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机通信质量的优化方法及系统。

背景技术

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，仅仅在优化无人机位置的时候考虑，这使得无人机在飞行时无法时刻保持视距链路连接，影响了通信稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种无人机通信质量的优化方法及系统，以解决现有技术中优化无人机通信质量的过程中没有考虑视距链路概率，影响了通信稳定性的问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种无人机通信质量的优化方法，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。

优选地，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:a_i[t]＝{0,1} (1)

其中，C1表示第一约束条件，a_i[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；a_i[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(x_i,y_i)，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)