无人机基站蜂窝网络下的部署方法及移动切换技术研究

发布时间：2021-01-15 13:59

　　随着无人机载荷和续航时间等能力的增强,采用无人机搭载蜂窝基站为地面用户提供辅助通信服务已成为目前国内外的研究热点之一。伴随着移动业务流量分布的非均匀性,及相邻空中基站服务小区的重叠覆盖,无人机蜂窝基站下的移动切换控制仍面临着诸多问题和挑战。无人机作为空中基站具有部署灵活的特点,研究融合智能技术的移动管控方法,对有效提高移动切换能力和网络性能具有重要意义。本文总结了无人机作为空中基站辅助蜂窝通信网络的研究现状,分析了无人机空中基站位置部署和移动切换控制的典型方法,面向无人机蜂窝基站按需覆盖和业务连续性需求,提出了一种面向无人机蜂窝网络的移动切换方法。首先研究无人机基站的部署,将无人机基站的三维部署最优化问题解耦为水平和竖直两个维度,在水平方向,基于数据场理论分析用户时空分布状态从而确定地面覆盖中心;在竖直方向,根据地面覆盖半径优化飞行高度,实现了无人机蜂窝基站的三维部署算法。进一步,研究无人机基站覆盖下的智能切换决策,依据用户运动状态及相邻用户间的避障、绕行等潜在影响关系,建立基于深度学习的用户移动轨迹预测模型,并设计实现了一种智能移动切换决策算法。测试结果表明,依据移动用户和业务流量的... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

论文结构图

?北京邮电大学工学硕士学位论文???例如航拍视频流数据以及传感器感知数据等。根据地面站对无人机配置的任务需??求，应用数据对网络速率、时延以及可靠性的要求也不一样。??网络所需传输的数据链路类型会依据无人机与地面站交互处理的数据而相??应设计，上面提到控制数据要求传输链路具有较低时延和较高可靠性，而应用数??据对传输链路的要求则根据应用需求的不一致而变化。另外，从无人机到地面站??以及地面移动设备之间的通信距离（在几十米到几百上千公里变化）方面考虑，??无人机通信系统的基本网络架构中一般包括两种基本的通信链路：控制与非有效??载荷通信链路以及数据链路［４１］。并且为了保证通信链路的可靠性，可能同时需要??无人机通过直连、中继、公共陆地移动网络（ＰｕｂｌｉｃＬａｎｄＭｏｂｉｌｅＮｅｔｗｏｒｋ，?ＰＬＭＮ）??和卫星网络等方式的合作，下图２－１所示为一种典型的无人机蜂窝通信系统网络??架构：??

?北京邮电大学工学硕士学位论文２．３．２轨迹预测常用方法??（１）数据收集及预处理??轨迹数据可以通过ＧＰＳ进行采集，ＧＰＳ是一种基于卫星的定位技术，其对未被建筑物遮蔽的地理位置上的用户进行定位。ＧＰＳ提供的数据中不仅包三维位置信息，并且还能提供用户的速度和时间信息。常见的ＧＰＳ数据如图２所示。??轨迹数据还可以通过另一种方式进行采集。在文献［Ｍ］中，斯坦福大学的研人员通过使用无人机对位于其下的区域进行航拍，以视频流的形式记录一段时内各移动对象的运动。接着对视频流中的每一帧中的移动对象进行标注，记录相对于整幅图像大小的平面坐标。通过标注记录，将视频形式的轨迹数据转化具有特定数据结构的文本数据，此类轨迹数据的格式如图２－２所示。??ｍｍ??＇??

【参考文献】：
期刊论文
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[2]一种基于高斯混合模型的轨迹预测算法[J]. 乔少杰,金琨,韩楠,唐常杰,格桑多吉,Louis Alberto GUTIERREZ.  软件学报. 2015(05)
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本文编号：2978994