[发明专利]一种基于层次化分簇的林区无人机网络部署方法与系统

说明书

本发明提供一种基于层次化分簇的林区无人机网络部署方法与系统，包括：获取地面用户集合和无人机集合，确定林区信道模型；确定无人机和地面用户之间的预设连接场景，构建无人机集合位置部署目标函数，并采用遍历速率上下边界函数求解；采用层次化分簇对地面用户集合和无人机集合进行分簇，获得地面用户分簇结果和无人机分簇结果；基于深度强化学习算法，对无人机集合位置部署目标函数中协作多点传输下的用户遍历速率和用户通过基站通行的传输速率进行联合优化，得到无人机集合最优位置部署结果。本发明针对特有的应急救援场景，分别考虑基站存在和缺失的无人机部署方案，提高了无人机部署的整体性能和整体数据吞吐量，实现资源最大优化配置。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种基于层次化分簇的林区无人机网络部署方法与系统。

背景技术

随着无人机应用的日益广泛，特别是在应急灾害中能发挥无人机的优势。

由于自然灾害的频频发生，例如在林区场景中，由于林区通常位于比较偏远的地区，原有的基础通信设施往往不足或者已经受灾损毁而无法正常使用，因此，仅仅依靠灾区原有的通信设施，无法支撑一些视频回传、图片下载等应急需求。为此，考虑到无人机的灵活性和机动性，已经在货物运输、交通管理等方面应用广泛，因此可以将无人机部署在林区中充当临时基站，辅助地面用户进行通信。然而，考虑到林区遮挡严重、卫星信号衰弱、多径复杂、无人机的电量有限等问题，如何在无人机的能量限制下，用数目固定的无人机实现系统性能的最大化，需要进行研究。当前，许多研究工作都基于城乡环境，如地震、火灾、搜救等场景下，对无人机的部署问题进行了分析，而忽略了林区这种特殊环境；同时，现有的一些以林区下无人机部署研究，也仅仅将林区环境局限在场景中，并没有对林区中的信道模型等的实质性差异做出研究。

发明内容

本发明提供一种基于层次化分簇的林区无人机网络部署方法与系统，用以解决现有技术中存在的缺陷。

第一方面，本发明提供一种基于层次化分簇的林区无人机网络部署方法，包括：

获取地面用户集合和无人机集合，确定林区信道模型；

基于所述林区信道模型，确定无人机和地面用户之间的预设连接场景，构建所述无人机集合位置部署目标函数；

采用层次化分簇对所述地面用户集合和所述无人机集合进行分簇，获得地面用户分簇结果和无人机分簇结果；

基于深度强化学习算法，根据和所述地面用户分簇结果和所述无人机分簇结果，对所述无人机集合位置部署目标函数中协作多点传输下的用户遍历速率和用户通过基站通行的传输速率进行联合优化，得到无人机集合最优位置部署结果。

第二方面，本发明还提供一种基于层次化分簇的林区无人机网络部署系统，包括：

获取模块，用于获取地面用户集合和无人机集合，确定林区信道模型；

构建模块，用于基于所述林区信道模型，确定无人机和地面用户之间的预设连接场景，构建所述无人机集合位置部署目标函数；

分簇模块，用于采用层次化分簇对所述地面用户集合和所述无人机集合进行分簇，获得地面用户分簇结果和无人机分簇结果；

优化模块，用于基于深度强化学习算法，根据所述地面用户分簇结果和所述无人机分簇结果，对所述无人机集合位置部署目标函数中协作多点传输下的用户遍历速率和用户通过基站通行的传输速率进行联合优化，得到无人机集合最优位置部署结果。

第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于层次化分簇的林区无人机网络部署方法的步骤。