[发明专利]一种基于地面蜂窝系统的无人机集群部署方法

权利要求书

1.一种基于地面蜂窝系统的无人机集群部署方法，其特征在于，包括：

在待部署区域内确定用户位置和高度，基站位置，无人机的初始数和飞行高度、系留式无人机的道路位置，以系留式无人机的位置约束、系留式无人机和基站之间的最大通信半径约束，系留式无人机和非系留式无人机之间的最大通信半径约束以及无人机与用户之间的最大通信半径约束为约束条件；

以可覆盖用户数最大化作为第一目标函数，采用连续凸近似算法、线性松弛算法和加权l₁算法求解得到可覆盖的最大用户数；

以覆盖所述最大用户数所需的无人机数最小化作为第二目标函数，采用连续凸近似算法与二分法得到覆盖所述最大用户需要部署的最小无人机数及对应部署位置；

所述的第一目标函数如下式(1)所示：

||q₀-q_B||≤R₁， (1b)

其中，x为覆盖用户数，||·||₀为零范数，q_n为第n个无人机的坐标向量，A_i和b_i为道路分割为多个多边形的第i个多边形区域参数矩阵，i＝1，...，I,I为待部署区域内的公路总条数，s_k表示地面第k个用户的位置坐标，x_k∈{0，1}来表示用户的连接状态，为0时表示用户可以与无人机实现通信，为1时表示用户不能与无人机实现通信，q₀为系留式无人机的坐标向量，N为非系留式无人机的个数，无人机的总数为(N+1)，q_B为基站位置坐标，系留式无人机的和基站之间的最大通信半径为R₁，系留式无人机和非系留式无人机之间的最大通信半径为R₂，无人机和用户之间的最大通信半径为R₃，K为地面用户数，k∈{1，2，…，K}；

所述的第二目标函数如下式(2)所示：

||q₀-q_B||≤R₁， (2b)

其中，N为非系留式无人机的个数，q_n为第n个无人机的坐标向量，s_k表示地面第k个用户的位置坐标，q₀为系留式无人机的坐标向量，N为非系留式无人机的个数，q_B为基站位置坐标，系留式无人机的和基站之间的最大通信半径为R₁，系留式无人机和非系留式无人机之间的最大通信半径为R₂，无人机和用户之间的最大通信半径为R₃，表示第二目标函数下用户的连接状态，当为0时表示用户可以与无人机实现通信，当为1时表示用户不能与无人机实现通信；

所述待部署区域内的无人机均可以与用户进行通信；所述系留式无人机部署在道路上用于与基站直接通信；所述非系留式无人机通过所述系留式无人机与基站进行通信，所述非系留式无人机不能直接与基站传输数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的采用连续凸近似算法、线性松弛算法和加权l₁算法求解得到可覆盖的最大用户数，包括采用连续凸近似算法近似非凸约束(1a)和(1d)，并将整数约束(1e)进行线性松弛，采用加权l₁算法对目标函数构造加权变量，将原问题转化为凸问题进行求解。