无人机基站部署与位置更新研究

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无人机基站能够有效地解决传统通信中地面基站无法快速部署、地形局限性大、成本高昂等问题,在应急救援、民用通信等领域发挥着不可替代的作用,具有非常广阔的发展前景。通过合理地部署规划,无人机基站能够辅助或替代地面基站为用户提供高效可靠的通信服务。本文针对空中部署位置连续难以量化的问题,在考虑无人机基站间通信连通性的前提下,对其部署规划与位置更新问题进行研究,具体工作如下:针对现有部署方案未联合考虑无人机基站部署数量、连通性与覆盖范围的问题,本文提出了一种保证无人机基站连通性与目标区域全覆盖并对无人机基站部署数量优化的部署方案。首先,基于无人机基站的网络架构、通信性能、覆盖场景,建立无人机基站部署优化模型。然后,针对优化模型解空间较大、约束较复杂的特点,提出强进化遗传算法对其进行求解,得到最佳的无人机基站部署方案。本文所提算法通过设计合理的约束检查与修正机制,与遗传算法的进化操作进行结合,有效地提高了算法的进化能力以及搜索效率。在此基础上,针对地面通信需求不断变化的问题,结合无人机基站的动态性,设计一种无人机基站快速位置更新策略。首先考虑通信需求变更的不确定性,以通信覆盖最大化为目标,建立最大覆盖的部署优化模型,并针对该模型应用强进化遗传算法进行求解,得到无人机基站位置更新的目标位置信息。然后面向位置更新的高效性需求,结合无人机基站起始位置与目标位置信息,以位置调整效率最优化为目标,建立最小更新距离优化模型,并针对该模型设计递归调用算法求解,得到无人机基站快速位置更新方案。研究结果表明本文所提部署方案与位置更新策略能够有效优化无人机基站部署数量,并在地面通信需求变更时实现无人机基站的快速位置更新。
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