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Mk,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,fc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,μLoS和μNLoS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,dk,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,Mk为UAV k的辅助通信区域内地面用户的2
数量,Pk为UAVk的发射功率,σ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,ξk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Dk内时,其映射的点为对应的UAVk的坐标sk。
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。
3.一种基于最优传输理论的灾后UAV辅助通信区域划分系统,包括:下行链路构建模块,被配置为在灾后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;
能效计算模块,被配置为根据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;
优化模块,被配置为以最大化所有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Mk,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,fc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,μLos和μNLos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,dk,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,Mk为UAV k的辅助通信区域内地面用户的2
数量,Pk为UAVk的发射功率,σ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,ξk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Dk内时,其映射的点为对应的UAVk的坐标sk。
4.一种电子设备,其特征在于,包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令,所述计算机指令被处理器运行时,完成权利要求1‑2任一项所述的方法。
5.一种计算机可读存储介质,其特征在于,用于存储计算机指令,所述计算机指令被处理器执行时,完成权利要求1‑2任一项所述的方法。