[发明专利]无人机基站飞行规划方法、系统、储存介质及无人机基站

说明书

本发明提出了一种无人机基站飞行规划方法、系统、储存介质及无人机基站，方法部分包括以下步骤：通过采用视距‑非视距混合信道的无人机基站运作模型实时获取无人机基站的瞬时保密率以及无人机基站到终点位置的距离；以所述瞬时保密率作为收益进行强化学习，获取无人机基站从起始位置飞往瞬时保密率最大值位置的优化飞行轨迹；以所述瞬时保密率结合无人机基站到终点位置的距离作为收益进行强化学习，获取无人机基站从瞬时保密率最大值位置飞往终点位置的优化飞行轨迹。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种无人机基站飞行规划方法、系统、储存介质及无人机基站。

背景技术

近年来，以无人机实现的空中基站技术得到了充分的关注和发展。相比于传统的地面通信，无人机基站飞行高度较高，更容易与地面用户进行视距传输从而提高通信质量，可以根据需要快速部署，对灾害搜救等紧急场景具有很强的适用性。无人机基站作为无人机平台，其飞行路线的优化问题备受关注；同时，作为一种基站平台，如何确保机密信息在传输过程中的安全性也是一个非常重要现实问题。

如公开时间为2020.06.26，公开号为CN 111343712 A的中国专利：一种无人机辅助认知无线网络通信安全的控制方法所示，目前现有技术一般是用连续凸逼近和块坐标下降法联合优化，这样得到的最优轨迹是固定的、离线的，同时也意味着需要前期大量的计算工作；另外，现有技术通常只考虑了视距传输，而这同样是脱离实际环境的，局限性明显。

发明内容

针对现有技术的局限，本发明提出一种无人机基站飞行规划方法、系统、储存介质及无人机基站，本发明采用的技术方案是：

一种无人机基站飞行规划方法，包括以下步骤：

通过采用视距-非视距混合信道的无人机基站运作模型实时获取无人机基站的瞬时保密率以及无人机基站到终点位置的距离；

以所述瞬时保密率作为收益进行强化学习，获取无人机基站从起始位置飞往瞬时保密率最大值位置的优化飞行轨迹；

以所述瞬时保密率结合无人机基站到终点位置的距离作为收益进行强化学习，获取无人机基站从瞬时保密率最大值位置飞往终点位置的优化飞行轨迹。

相较于现有技术，本发明通过视距-非视距混合信道的无人机基站，并运用强化学习方法以收益形式化目标，使无人机基站在执行任务的过程中与环境不断自主交互，在线实时探索出一条最优路径，使得无人机在飞行过程中平均保密率达到最大，能够结合实际运用环境有效实现飞行过程中机密信息的安全通信。

作为一种优选方案，所述无人机基站运作模型包括无人机基站以及能够从所述无人机基站获取无线信号的地面节点k，k取值为1表示合法接受节点，k取值为2表示窃听节点；无人机基站到地面节点k的平均路径损耗通过以下公式描述：

其中，无人机基站与地面节点k在t时刻视距传输的概率

θ_k(t)表示无人机基站与地面节点k在t时刻的仰角，a和b为根据环境得到的常量参数，H和L(t)分别为无人机基站的飞行高度和无人机基站到地面节点k的水平距离；

视距传输信道的自由空间路径损耗PL^LoS(t)：

非视距传输信道的自由空间路径损PL^NLoS(t)：

d_k(t)为无人机基站在t时刻到地面节点k的距离，f_c为载波频率，c表示光速，η^LoS为视距信道因环境因素造成的额外损耗，η^NLoS为非视距信道因环境因素造成的额外损耗。