[发明专利]基于物理引力模型部署无人机增强基站通信的方法及系统

说明书

本发明适用于无线通信技术领域，提供了一种基于物理引力模型部署无人机增强基站通信的方法，包括：S1、利用KDivide的方法横竖交替切割对热点区域进行划分使得划分的每个小方块内用户数都满足单台无人机的容量；S2、通过计算Objective Function判断划分的小方块内是否需要分配无人机，如是，则分配无人机并执行下一步，如否，则不分配无人机；S3、根据EMech对没有被覆盖的用户定位无人机的位置；S4、利用RMerge逆转步骤S1对划分的小方块进行两两合并直至合并为初始热点区域的方块。该方法有效的提高了基站所能提供的数据效率。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于物理引力模型的室外部署无人机增强基站通信的方法。

背景技术

随着无人机通信技术的不断发展，使用无人机作为空中移动基站为缓解短时间内基站负载过重提供了解决方案，这是下一代网络提供商关注的重点。具体而言，无人机可以在地面用户与地面基站之间扮演中继的角色，以满足热点地区不断增长的业务需求。与传统的地面基站相比，无人机较为灵活，可以根据用户需求进行分配且安置方便快捷。同时，由于无人机的飞行高度，地面障碍物的遮蔽和多径效应较小，因此无人机通信与地面用户的视距连接概率较大，所以，在城市地区部署无人机作为移动基站能使数据速率得到大大的改善。一些公共的临时事件，比如音乐会，运动会或者游行，若地面数据蜂窝无法提供期望的容量和覆盖范围，搭建地面基站不现实，构建基于无人机的空中基站是一个吸引人的解决方案。

对于无人机的部署问题，专利号为201611150293.7，申请日为2016年12月14日国内申请专利公开了一种应灾无人机基站的控制方法和装置。该产品通过对受灾区域地形以及空信道的精确估计，周期性地对各个无人机基站的部署位置及高度进行调整。该发明可以有效地提高无人机基站辅助的应灾通信的网络连通率，保障灾区通信的稳定。专利号为201580040288.8，申请日为2015年7月2日国内申请专利公开了一种用于改进蜂窝电话通信的无人飞行器的部署标准。该产品通过识别所在区域确定的增加得合计需求与预测的合计蜂窝电话需求相比是否存在现有使用覆盖的失配。基于所识别的失配，确定用于发送信号并部署一个或多个UAV的计划。专利号为201610537734.2，申请日为2016年7月8日国内申请专利公开了一种无人机数据收寄过程中的路径规划方法。该产品通过综合考虑感知节点随时可能采集到的数据和环境中随时可能出现的障碍物，动态地规划无人机的航行路线，最终使得无人机在能量受限的情况下，收集到的数据具有最大的数据价值。

人们主要提供了两大类的解决方案。第一种，将热点区域划分为若干个固定大小的小区域并给每个小区域按用户需求赋予优先级，根据优先级分配无人机。第二种，采用聚类的方法，将无人机放置在聚类的中心位置。这些方法固定了无人机的数量，不具备灵活性，我们希望提出一种可以根据用户需求灵活调整无人机数目的算法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于物理引力模型部署无人机增强基站通信的方法及系统，旨在解决上述的技术问题。

本发明是这样实现的，一种基于物理引力模型部署无人机增强基站通信的方法，所述方法包括以下步骤：

S1、利用KDivide(kd-tree based divide method,基于kd-tree的划分方法)的方法横竖交替切割对热点区域进行划分使得划分的每个小方块内用户数都满足单台无人机的容量；

S2、通过计算Objective Function(目标函数)判断划分的小方块内是否需要分配无人机，如是，则分配无人机并执行下一步，如否，则不分配无人机；

S3、根据EMech(mechanics equilibrium,力平衡)对没有被覆盖的用户定位无人机的位置；

S4、利用RMerge(Reverse Merge Process,划分逆过程)逆转步骤S1对划分的小方块进行两两合并直至合并为初始热点区域的方块。