[发明专利]灌区场景中基于能耗优化的无人机自主部署方法

权利要求书

1.灌区场景中基于能耗优化的无人机自主部署方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、构建由地面基站、无人机基站和地面终端组成的空地协作无人机组网模型；

步骤2、基于步骤1构建的空地协作无人机组网模型，针对空对地通信过程的路径损耗，构建能耗优化模型，得到能耗奖励值；

步骤3、针对步骤2得到的过程能耗奖励值，搭建基于DQN算法的强化学习神经网络模型；

步骤4、训练步骤3得到的神经网络模型，实时得到最优动作，对无人机进行自主部署。

2.根据权利要求1所述的灌区场景中基于能耗优化的无人机自主部署方法，其特征在于，所述步骤1具体操作为：

步骤1.1、地面基站与终端间的通信链路为非可视距链路，地面基站和无人机基站之间以及无人机基站和终端之间的通信链路为可视距链路；

步骤1.2、将无人机提供通信覆盖的目标灌区划分为i*j个单元，并用B＝{b₁₁,b₁₂,b₁₃,…b_ij}表示地面传感设备的分布指示变量集合，即：若单元ij(i∈{1,2,3,…I},j∈{1,2,3,…J})中有传感设备时,指示变量b_ij＝1；否则，b_ij＝0；用C＝{c₁₁,c₁₂,c₁₃,…,c_ij}表示无人机覆盖的指示变量集合，即：单元ij被无人机覆盖时，c_ij＝1；否则，c_ij＝0；由集合B和C可以得到地面终端覆盖状态的集合W＝{w₁₁,w₁₂,w₁₃,…,w_ij}，若w_ij＝1表示该位置有终端且被覆盖，可以进行通信；

设定无人机的初始位置为(u_X0,u_y0,0)，在t时刻无人机的位置为为了寻找一个相对最优策略，在平衡覆盖率的和能耗的前提下，无人机以最少的能耗部署，t时刻的覆盖率定义为被覆盖地面终端的数量除以地面终端总数量：

步骤1.3、基于空对地信道模型，目标单元ij和无人机基站之间的视距(Line-of-Sight，LoS)链路定义为：

其中，a，b是基于环境的常数权重，其取值大小有环境中障碍物占地面积与总土地面积的比值和灌区中单位面积障碍物数量及高度发布的比例参数所决定，h表示无人机基站高度，r_ij为无人机基站与单元ij之间的水平距离；非视距(Non Line-of-Sight，NLoS)链路计算为：

P_NLoS＝1-P_LoS。 (3)。