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一种吞吐量优化的无人机飞行轨迹规划算法

2021-09-08李春若邹子贤

火力与指挥控制 2021年8期
关键词:规划用户模型

李春若,邹子贤

(江西财经职业学院南昌校区信息中心,南昌 331700)

0 引言

由于移动便捷、部署灵活,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)通信已成为满足下一代蜂窝用户需求的有效技术[1-2]。UAV 给空中和陆地的连接架上通信桥梁。

目前,UAV 常用于灾难现场的救援。将UAV 作为空中基站,其为地面上用户提供可靠、低时延的通信服务[3-4],进而适应极端场景的通信需求。与地面通信相比,UAV 在三维空间的灵活能力强。例如,在地震的应急场景,可利用UAV 作为基站,构建临时的网络,实现快速救援[5]。

无人机的通信位置对通信服务质量有直接影响[6]。无人机为地面上的用户提供通信服务时,需规划一条有效的飞行轨迹,进而保证通信链路的可靠性。例如,文献[7]提出基于中断概率感知的UAV轨迹规划算法,以最小化网络的中断概率为目标函数设计规划UAV 轨迹。文献[8]针对全双工的UAV,提出基于迭代算法的轨迹规划算法。文献[9]对UAV 轨迹进行研究。研究表明:增加天线数目可提高中继网络的性能。

此外,文献[10]提出轨迹预测的非线性模型,通过优化UAV 的移动轨迹,提高UAV 中继服务质量。文献[11]对UAV 的发射功率和移动轨迹进行了联合优化,旨在提高通信链路的可靠性。

然而,上述研究工作并没考虑到吞吐量。吞吐量是衡量系统性能的重要指标。文献[12]对UAV通信系统的吞吐量问题进行了研究,并提出连续凸优化策略。文献[13]提出了基于非正交多址接入的UAV 通信系统的传输功率的自适应策略,进而最大化吞吐量。

为此,本文以最大化吞吐量为目标函数,规划UAV 的飞行轨迹,提出基于吞吐量优化的UAV 轨迹规划算法TPMT。……

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