[发明专利]一种基于无线通信的无人机轨迹优化方法在审
| 申请号： | 201911018080.2 | 申请日： | 2019-10-24 |
| 公开（公告）号： | CN110856191A | 公开（公告）日： | 2020-02-28 |
| 发明（设计）人： | 伍贤美;孙为军 | 申请（专利权）人： | 广东工业大学 |
| 主分类号： | H04W24/02 | 分类号： | H04W24/02 |
| 代理公司： | 广州粤高专利商标代理有限公司 44102 | 代理人： | 张金福 |
| 地址： | 510006 广东*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 基于 无线通信 无人机 轨迹 优化 方法 | ||
本发明涉及一种基于无线通信的无人机轨迹优化方法，所述方法通过优化算法，并将其中出现的非凸问题转化为凸问题，进而可以利用凸优化工具箱来实现无人机轨迹优化；可最大化所有地面用户的最小吞吐量，从而达到资源利用最大化。本发明在无人机通信网络系统中引入了回程链路接入点，不需要昂贵的电缆结构来搭建系统，从而减少了部署的成本，同时无人机通信技术具有便捷和灵活的特点，可以极大提高无线通信网络部署的便利性和灵活性。所述方法也可以解决用户密集场所下通信网络拥塞的情况，无人机在给定用户调度、功率及初始轨迹条件下，利用迭代优化的方法得出无人机的最优轨迹和最优用户调度，从而提高整个系统的吞吐量的优点。
技术领域
本发明涉及无人机通信领域，更具体地，涉及一种基于无线通信的无人机轨迹优化方法。
背景技术
由于无人机具有成本低，灵活性高等特点，在无线通信领域已被广泛应用。无人机作为空中基站用来提高蜂窝网络的性能是极具前景的解决方法，其中，在动态无人机辅助网络中，大部分为无人机直接服务多个地面用户，通过优化无人机的轨迹，从而达到最大化用户最小速率的目的，但是并没有考虑到用回程链路使用户及时与骨干网络进行通信。
同时，在自然灾害情况下，部分地区因基本设施受损而导致通信受阻。在人员密集的场所，通信可能有存在网络拥堵，且网络不稳定性。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的无人机轨迹优化并没有考虑到用回程链路使用户及时与骨干网络进行通信的缺陷，提供一种基于无线通信的无人机轨迹优化方法。
所述方法包括以下步骤：
S1：建立无人机轨迹优化系统模型；
S2：根据系统模型确定无人机轨迹优化问题P(1)；
S3：对无人机用户调度和轨迹进行优化，即给定初始化轨迹S，将问题P(1)转化为线性问题P(2)；给定用户调度B将问题P(1)转化为凸问题P(3)；
S4：设无人机飞行轨迹为S、用户调度为B、对应的目标函数为R、l为迭代次数；第l次迭代时无人机飞行轨迹、用户调度、对应的目标函数分别为Sl、Bl、Rl；
初始化，初始轨迹S0，用户调度B0，目标函数为R0，迭代次数l＝0，误差阈值为e＝10-3；
S5：将{Sl}代入问题(P2)得到最优解为{Bl+1}；
S6：将{Sl}，{Rl+1}代入问题(P3)，解得最优解为{Sl+1}，目标函数为{Rl+1}；
S7：令l＝l+1；
S8：若|Rl-Rl-1|≤e，可得到无人机最优飞行轨迹{Sl+1}和最优的用户调度{Bl+1}，否则返回S2。
本发明给定一个回程链路接入点及若干地面用户，无人机作为空中基站接收并转发信源发送的信息给用户，为了在用户之间实现合理地通信资源配置，通过在有限范围内联合优化多用户通信调度和无人机轨迹来最大化所有地面用户的最小吞吐量。
优选地，S1具体为：
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