无人机辅助通信中基站部署策略研究
发布时间：2021-10-10 09:40
随着用户对数据通信服务需求的不断提升,无人机基站作为一种机动灵活的通信服务设施,被广泛应用于当前的无线通讯服务中,特别是在设备故障或自然灾害情景下的抢险通信服务中。无人机基站部署问题是无人机辅助通信面临的首要任务,其性能直接关系到用户体验性和资源的有效利用率。在全面分析国内外相关领域研究现状的基础上,课题围绕用户划分、基站分配和无人机空间部署三个核心问题进行研究,并给出相应的优化策略。首先,针对已知用户位置分布条件下的用户簇划分问题,提出了一种混合聚类算法DC-ISO。混合聚类算法以无人机基站的服务性能（如最大服务用户数量、最小用户服务数量和通信服务半径）为限制约束条件,根据用户位置分布状况对用户进行划分。DC-ISO算法在聚类过程中给出合并策略、分裂策略、均衡策略和动态最小簇元素策略,用于协调簇内元素与簇间元素之间的相互关系,优化用户簇的划分。混合聚类算法能够较好解决用户簇划分中的区域限制条件和簇间元素平衡问题。其次,针对用户请求差异和无人机基站性能差异条件下的无人机基站分配问题,提出了一种基于用户个性化需求的分配策略。综合考虑用户的个性化需求与无人机基站性能之间的关系,从计算能力、...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 无人机辅助通信的特点
1.1.2 无人机辅助通信的应用方向
1.2 无人机部署的研究现状
1.2.1 无人机基站网络规划
1.2.2 静态无人机基站的部署
1.2.3 动态无人机基站的部署
1.3 本文主要研究内容与组织结构
1.3.1 本文的主要研究内容
1.3.2 本文的主要组织结构
第2章 无人机辅助通信中用户簇划分策略研究
2.1 引言
2.2 用户簇划分策略系统模型
2.2.1 用户簇划分模型
2.2.2 用户簇划分性能指标
2.3 混合聚类算法(DC-ISO)
2.3.1 成对约束判别的节点数据投影过程
2.3.2 半监督密度峰值聚类算法预选簇类中心
2.3.3 改进型ISODATA算法的簇划分
2.3.4 混合聚类算法(DC-ISO)算法流程
2.4 仿真实验
2.4.1 实验参数设定
2.4.2 仿真结果分析
2.5 本章小结
第3章 无人机辅助通信中基站分配策略研究
3.1 引言
3.2 基站分配系统模型
3.2.1 基站分配模型
3.2.2 分配策略性能指标
3.3 基于模糊综合评判的无人机基站分配算法
3.3.1 层次分析法确定指标权重
3.3.2 无人机基站的预筛选过程
3.3.3 基于模糊综合评判的用户满意度综合评分
3.3.4 基于整数线性规划的无人机基站分配算法
3.4 仿真实验
3.4.1 实验参数设置
3.4.2 仿真结果分析
3.5 本章小结
第4章 静态无人机基站部署策略研究
4.1 引言
4.2 静态无人机基站部署系统模型
4.2.1 静态无人机基站部署模型
4.2.2 空对地信道模型
4.3 基于粒子群方法的静态基站部署策略
4.3.1 最大化系统下载速率问题构建
4.3.2 基于粒子群算法求解最优策略
4.4 仿真实验
4.4.1 实验参数设置
4.4.2 仿真结果分析
4.5 本章小结
第5章 动态无人机基站部署策略研究
5.1 引言
5.2 动态无人机基站部署系统模型
5.2.1 固定翼无人机基站通信服务模型
5.2.2 固定翼无人机基站能量消耗模型
5.3 基于凸优化方法的动态基站部署算法
5.3.1 能效比最大化优化问题构建
5.3.2 连续凸优化问题求解算法
5.4 仿真实验
5.4.1 实验参数设置
5.4.2 仿真结果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Energy-Efficient Multi-UAV Coverage Deployment in UAV Networks:A Game-Theoretic Framework[J]. Lang Ruan,Jinlong Wang,Jin Chen,Yitao Xu,Yang Yang,Han Jiang,Yuli Zhang,Yuhua Xu. 中国通信. 2018(10)
[2]无人机中继链路传播损耗及性能分析[J]. 胡续俊,陈小敏,朱秋明,祝梦卿,陈兵. 数据采集与处理. 2018(04)
[3]基于无人机辅助的V2I无线传输系统性能优化[J]. 郭芳,张玉艳,赵龙,郑侃,王文博. 物联网学报. 2017(02)
[4]一种基于多无人机的中继节点布置问题建模与优化方法[J]. 吴高峰,高晓光,符小卫. 航空学报. 2017(11)
[5]基于IBF算法的无人机中继链路部署问题研究[J]. 方斌,陈特放. 控制工程. 2015(01)
[6]基于几何法的中继无人机导引律设计[J]. 方斌,陈特放. 飞行力学. 2014(06)
[7]无人机协同中继过程中的路径规划与通信优化[J]. 符小卫,程思敏,高晓光. 系统工程与电子技术. 2014(05)
[8]无人机中继平台覆盖区域统计模型[J]. 朱秋明,周生奎,霍帅珂,陈小敏,徐大专. 航空学报. 2014(01)
本文编号：3428129
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 无人机辅助通信的特点
1.1.2 无人机辅助通信的应用方向
1.2 无人机部署的研究现状
1.2.1 无人机基站网络规划
1.2.2 静态无人机基站的部署
1.2.3 动态无人机基站的部署
1.3 本文主要研究内容与组织结构
1.3.1 本文的主要研究内容
1.3.2 本文的主要组织结构
第2章 无人机辅助通信中用户簇划分策略研究
2.1 引言
2.2 用户簇划分策略系统模型
2.2.1 用户簇划分模型
2.2.2 用户簇划分性能指标
2.3 混合聚类算法(DC-ISO)
2.3.1 成对约束判别的节点数据投影过程
2.3.2 半监督密度峰值聚类算法预选簇类中心
2.3.3 改进型ISODATA算法的簇划分
2.3.4 混合聚类算法(DC-ISO)算法流程
2.4 仿真实验
2.4.1 实验参数设定
2.4.2 仿真结果分析
2.5 本章小结
第3章 无人机辅助通信中基站分配策略研究
3.1 引言
3.2 基站分配系统模型
3.2.1 基站分配模型
3.2.2 分配策略性能指标
3.3 基于模糊综合评判的无人机基站分配算法
3.3.1 层次分析法确定指标权重
3.3.2 无人机基站的预筛选过程
3.3.3 基于模糊综合评判的用户满意度综合评分
3.3.4 基于整数线性规划的无人机基站分配算法
3.4 仿真实验
3.4.1 实验参数设置
3.4.2 仿真结果分析
3.5 本章小结
第4章 静态无人机基站部署策略研究
4.1 引言
4.2 静态无人机基站部署系统模型
4.2.1 静态无人机基站部署模型
4.2.2 空对地信道模型
4.3 基于粒子群方法的静态基站部署策略
4.3.1 最大化系统下载速率问题构建
4.3.2 基于粒子群算法求解最优策略
4.4 仿真实验
4.4.1 实验参数设置
4.4.2 仿真结果分析
4.5 本章小结
第5章 动态无人机基站部署策略研究
5.1 引言
5.2 动态无人机基站部署系统模型
5.2.1 固定翼无人机基站通信服务模型
5.2.2 固定翼无人机基站能量消耗模型
5.3 基于凸优化方法的动态基站部署算法
5.3.1 能效比最大化优化问题构建
5.3.2 连续凸优化问题求解算法
5.4 仿真实验
5.4.1 实验参数设置
5.4.2 仿真结果分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Energy-Efficient Multi-UAV Coverage Deployment in UAV Networks:A Game-Theoretic Framework[J]. Lang Ruan,Jinlong Wang,Jin Chen,Yitao Xu,Yang Yang,Han Jiang,Yuli Zhang,Yuhua Xu. 中国通信. 2018(10)
[2]无人机中继链路传播损耗及性能分析[J]. 胡续俊,陈小敏,朱秋明,祝梦卿,陈兵. 数据采集与处理. 2018(04)
[3]基于无人机辅助的V2I无线传输系统性能优化[J]. 郭芳,张玉艳,赵龙,郑侃,王文博. 物联网学报. 2017(02)
[4]一种基于多无人机的中继节点布置问题建模与优化方法[J]. 吴高峰,高晓光,符小卫. 航空学报. 2017(11)
[5]基于IBF算法的无人机中继链路部署问题研究[J]. 方斌,陈特放. 控制工程. 2015(01)
[6]基于几何法的中继无人机导引律设计[J]. 方斌,陈特放. 飞行力学. 2014(06)
[7]无人机协同中继过程中的路径规划与通信优化[J]. 符小卫,程思敏,高晓光. 系统工程与电子技术. 2014(05)
[8]无人机中继平台覆盖区域统计模型[J]. 朱秋明,周生奎,霍帅珂,陈小敏,徐大专. 航空学报. 2014(01)
本文编号：3428129
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