无人机网络的性能分析与优化研究

发布时间：2022-12-23 04:50

　　随着科技的不断发展,无人机在公共和民用领域的应用越来越广泛。一方面无人机可以作为辅助设备协助传统通信网络进行通信,从而提升网络性能;另一方面由于无人机具有部署便捷、配置灵活和成本低廉等优点,因此可以快速搭建无人机网络,为地面通信设施未覆盖的设备提供连接。然而,无人机的高移动性和能量受限等特点也为无线通信带来了许多性能方面的挑战。为了提升无人机网络的工作效率,本文将建立无人机网络模型并进行性能分析,并提出两种新型优化算法提升无人机网络的性能。本文的主要工作和创新点如下:（1）建立了中继辅助的无人机通信网络模型,综合考虑了信道状态、无人机飞行高度和飞行轨迹,研究影响无人机网络性能的因素。在不同的中继工作模式下,推导出了网络中断概率和吞吐量的表达式,总结了不同因素对中断概率、吞吐量的影响规律,为无人机网络性能的优化建立基础。（2）建立了信号源可移动的无人机网络模型,以网络吞吐量最大化为目标,对中继无人机的轨迹进行优化,提出了一种新型的基于序列凸规划的轨迹规划算法（Trajectory Planning based on Sequential Convex Programming Energy... 

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 无人机网络性能分析
        1.2.2 无人机轨迹规划问题
        1.2.3 无线电力通信网络能量效率最大化问题
    1.3 研究内容
        1.3.1 中继辅助的无人机网络性能分析
        1.3.2 基于轨迹规划的无人机网络吞吐量最大化
        1.3.3 多中继无线电力通信网络优化
    1.4 文章结构
第二章 移动中继与能量收集相关技术
    2.1 信道模型
        2.1.1 无人机网络信道建模
        2.1.2 典型信道模型
    2.2 移动中继通信技术
        2.2.1 轨迹规划算法
        2.2.2 功率分配
    2.3 能量收集技术在无人机网络中的应用
        2.3.1 能量收集技术
        2.3.2 典型无人机能量收集应用场景
    2.4 本章小结
第三章 中继辅助无人机网络的性能分析
    3.1 系统模型
    3.2 基于译码转发协议的无人机网络性能分析
    3.3 基于放大转发协议的无人机网络性能分析
    3.4 仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 基于轨迹规划的无人机网络吞吐量最大化
    4.1 无人机网络模型
    4.2 非凸优化算法基础
        4.2.1 连续凸逼近算法
        4.2.2 序列凸规划算法
    4.3 基于序列凸规划算法的轨迹规划算法
    4.4 仿真结果分析
        4.4.1 仿真参数设置
        4.4.2 无人机飞行轨迹和网络吞吐量
        4.4.3 不同轨迹规划算法的性能比较
    4.5 本章小结
第五章 能量收集驱动的多无人机网络能量效率最大化
    5.1 系统模型
        5.1.1 信道建模
        5.1.2 供电无人机吞吐量建模
        5.1.3 无人机网络能量效率最大化问题
    5.2 联合优化算法基础
        5.2.1 块坐标下降算法
        5.2.2 丁克尔巴赫算法
    5.3 基于块坐标下降法的联合优化算法
        5.3.1 用户发射功率优化
        5.3.2 能量收集时间优化
        5.3.3 无人机轨迹优化
        5.3.4 无人机发射功率优化
        5.3.5 算法总结和收敛性证明
    5.4 仿真结果分析
        5.4.1 仿真参数设置
        5.4.2 优化参数变化
        5.4.3 不同联合优化算法的性能比较
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 未来研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文



本文编号：3724748