[发明专利]一种无人机集群作为空中基站为地面用户提供通信服务的方法

说明书

本发明提供一种无人机集群作为空中基站为地面用户提供通信服务的方法，包括：步骤1，当检测到地面无基站或者地面基站停止提供通信服务的场景时，启动基于空中无人机提供通信服务的方案，获取算法参数的值；步骤2，获取所述算法参数的值，利用近似和线性松弛的算法，求解得到无人机集群的部署方案；所述无人机集群的部署方案具体包括：所述无人机集群中各个无人机的位置信息；步骤3，根据所述无人机集群的部署方案，由不同类型的无人机组组建异构通信网络，使得由有限数量的不同类型的无人机组成的异构通信网络覆盖尽可能多的用户。本发明能够将不同类型的无人机用作空中基站时，优化部署无人机位置，从而覆盖最多用户。

技术领域

本发明涉及无人机通信及资源管理领域，具体为一种无人机集群作为空中基站为地面用户提供通信服务的方法。

背景技术

随着UAV(Unmanned Aerial Vehicles,也称为drones)在各个行业的应用越来越广泛，研究无人机通信以满足各种应用的通信需求显得尤为重要，当无人机执行如搜索救援、交通监控、森林防火等这样特定的任务时，UAV相当于一个空中用户设备(AUE，aerialuser equipment)，每一种任务对于时延、速率、通信范围、吞吐量等都有不同的要求，无人机在通信领域的另一重要应用是配合地面基站完善通信网络以解决隧道等通信盲区的问题或者在地面无基础通信设备(未部署或地面基础设施因自然灾害、战争等原因遭到破坏)时建立覆盖某一区域的专用通信网络，此时UAV相当于一个空中基站(ABS)，此情景下在设计网络时需要综合考虑地面覆盖范围、网络吞吐量、定位精度等指标。

随着无人机技术的日趋成熟，其载荷能力、续航时间和飞行高度都有了很大提升，将无人机融入无线通信系统成为一件不再困难的事情，其应用主要分为两个方面：一方面无人机依靠无线通信来控制、指导作业；另一方面无人机可作为空中基站或中继提供服务，这两方面均需要利用无线通信。相对于传统地面通信网络，微小型无人机通信网络的主要优势如下：

(1)部署方便，机动灵活。搭载通信设备的无人机能够在需要通信服务的地方实现快速部署，无需布线，且部署位置可根据用户需求情况灵活调整；无人机体积小，重量轻，回收方便，能够解决业务需求的潮汐效应，降低网络成本及网络能耗。

(2)受地形限制小。传统无线通信的基站建设容易受地形影响，且通信质量容易受周围建筑物的影响，而无人机在作为空中基站工作时，可以利用自身灵活性避开障碍物，建立起可靠的通信链路。由于无人机通信链路大多为短距离的LoS(Line-of-Sight)链路，会产生较大的性能提升。

(3)通信设备更新简单，升级成本低。微小型无人机平台可以轻松实现通信设备的更新换代，提高通信的通信质量。

特别地，无人机可应用于无地面基础设施或原有基础设施被破坏时组建临时通信网络。再比如借助无人机作为空中基站解决由于地形等因素而引起的通信盲区问题。无论何种应用场景，无人机的数量总是有限的，我们希望用有限的无人机能够尽可能地覆盖更多的用户，那么如何部署这些无人机将成为一个至关重要的问题，所以研究无人机组网时的部署问题具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的实施例提供了一种无人机集群作为空中基站为地面用户提供通信服务的方法，将不同类型的无人机用作空中基站时优化部署无人机位置从而覆盖最多用户。

一种无人机集群作为空中基站为地面用户提供通信服务的方法，包括：

步骤1，当检测到地面无基站或者地面基站停止提供通信服务的场景时，启动基于空中无人机提供通信服务的方案，获取算法参数的值；

步骤2，获取所述算法参数的值，利用近似和线性松弛的算法，求解得到无人机集群的部署方案；所述无人机集群的部署方案具体包括：所述无人机集群中各个无人机的位置信息；

步骤3，根据所述无人机集群的部署方案，由不同类型的无人机组组建异构通信网络，使得由有限数量的不同类型的无人机组成的异构通信网络覆盖尽可能多的用户。