[发明专利]基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分方法及系统

权利要求书

1.一种基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分方法，其特征在于，包括：

在灾后UAV通信网络模型中，根据每个UAV的通信带宽和UAV辅助通信区域内地面用户的数量，得到UAV与地面用户之间的通信带宽；

根据UAV与地面用户之间的通信带宽和路径损耗得到UAV与地面用户之间的传输速率，根据通信传输速率与UAV自身总功率消耗得到UAV能效；

以最大化所有UAV总能效为目标函数，采用最优传输理论将目标函数转换为最小化地面用户坐标与UAV坐标间传输映射的传输成本，根据传输成本函数得到最优传输映射，基于此划分UAV辅助通信区域；

所述UAV数量为K，通信频带总带宽为B，则每个UAV的通信带宽为在UAVk的辅助通信区域内地面用户的数量为M_k，UAV与地面用户之间的通信带宽为

采用概率LoS通信模型，计算UAVk与地面用户i之间的路径损耗：

其中，f_c为发送信号的载波频率，d₀为自由空间损耗模型的参考距离，c为光速，μ_LoS和μ_NLoS分别表示由LoS连接和由NLoS连接造成的相对于自由空间损耗的额外损耗，d_k，i(x，y)为UAVk和位于(x，y)处的用户i之间的距离；

UAVk和位于(x，y)处的用户i之间的通信信噪比SNR为：UAV k和位于(x，y)处的用户i之间的数据传输速率为：

其中，为UAV与地面用户之间的通信带宽，M_k为UAV k的辅助通信区域内地面用户的数量，P_k为UAVk的发射功率，σ²为通信链路的噪声功率；为UAV k和位于(x，y)处的用户i之间的平均路径损耗；所以根据上式得到UAV与地面用户之间的传输速率；

UAV自身悬停功率为：其中，F为UAV克服自身重力、机载电池重力以及总拉力时所需要的推力，η为UAV的功率效率，q为UAV的转子的数量，r为UAV转子的直径，ρ为空气密度；

根据通信传输速率与UAV自身总功率消耗得到传输单位数据量时的UAV功率消耗；

所述地面用户坐标与UAV坐标间传输映射为：

其中，ξ_k是与UAV发射功率直接相关的因数，是地面用户所在区域的指示函数，为UAV集合，传输映射函数T(v)表示若点v＝(x，y)的地面用户位于区域D_k内时，其映射的点为对应的UAVk的坐标s_k。

2.如权利要求1所述的一种基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分方法，其特征在于，所述目标函数的约束条件为：各个UAV辅助通信区域不重叠，且各UAV辅助通信区域并集为整个区域。