基于凸优化的旋翼无人机基站通信优化

发布时间：2021-05-09 20:50

　　无人机市场近几年发展势头迅猛。以大疆为首的中国高新科技企业更是抢占了国际上绝大部分的民用无人机产品市场。除了军事用途外,以无人机作为基站或者通信中继正在成为未来通信系统的一个热门研究方向。在被如地震、海啸等自然灾害摧毁基站、中继等基础通信设施的地区,无人机基站能够迅速部署,为灾区提供基础的通信服务,保证灾区与外界的联系。另外,在一些旅游景点,由于节假日人流量增多,地面基站负载剧增,通信服务基本瘫痪。这时无人机基站也可以快速部署,提高系统的容量,为景区的游客提供通信服务。由于无人机的位置具有高度的灵活性,无人机在空中可以随意移动,且不同的无人机位置会使无人机与用户间的信道条件不同,无人机上携带的电量是有限的。因此,合理设置无人机在空中的三维位置,使得无人机基站给用户提供更好的服务,从而节省发射功率和移动所消耗的能量,就显得非常重要。本文基于现有的无人机通信领域的研究,在无人机基站位置优化算法上进行创新。在假设用户是随机出现的场景下,无人机经过较长的一段时间的观察后累积用户的随机性,计算得出使过去时间内能源效率最大化的无人机三维位置。同时,结合速度约束,用户调度约束等条件,对下一段时间内的... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 无线通信的发展
    1.3 研究的背景及意义
    1.4 国内外相关研究现状
        1.4.1 国外的相关研究现状
        1.4.2 国内的相关研究现状
        1.4.3 相关研究分析
    1.5 论文结构安排
第2章 系统模型
    2.1 信道模型
    2.2 用户分布模型
        2.2.1 泊松点过程
        2.2.2 用户分布的产生
    2.3 系统信息吞吐率
    2.4 无人机能源消耗模型
        2.4.1 无人机功率消耗
        2.4.2 两种特殊速度
        2.4.3 无人机总能源消耗
    2.5 系统能源效率及问题建模
    2.6 本章小结
第3章 凸优化及梯度下降法
    3.1 引言
    3.2 基本概念
        3.2.1 仿射集及凸集
        3.2.2 凸函数及凸优化
    3.3 拉格朗日函数及KKT条件
        3.3.1 拉格朗日函数
        3.3.2 KKT条件
    3.4 梯度下降法
        3.4.1 梯度下降法原理
        3.4.2 随机梯度下降法(SGD)
    3.5 算法复杂度
    3.6 本章小结
第4章 仿真及分析
    4.1 引言
    4.2 参数设置及其意义
    4.3 仿真结果
        4.3.1 仿真算法及结果
        4.3.2 优化间隔的影响
        4.3.3 噪声水平的影响
    4.4 本章小结
第5章 多无人机场景及仿真
    5.1 引言
    5.2 多无人机场景问题建模
        5.2.1 信道模型
        5.2.2 用户分布模型
        5.2.3 系统信息吞吐率
        5.2.4 多无人机能源消耗模型
        5.2.5 系统能源效率及问题建模
    5.3 仿真及分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]梯度下降算法研究综述[J]. 李兴怡,岳洋.  软件工程. 2020(02)
[2]面向远距离数据传输系统的无人机位置优化设计[J]. 庄天行,刘笑宇,丁浩轩,方思睿,孙蕴琪.  电子质量. 2019(05)

硕士论文
[1]作为空中基站的无人机覆盖与资源分配研究[D]. 沈旭.北京邮电大学 2018



本文编号：3178002