无人机基站部署方法、装置、电子设备及存储介质

本申请涉及无人机通信技术，尤其涉及一种无人机基站部署方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、随着无线通信用户数量以及需求的不断增长，现有地面蜂窝网络难以满足复杂场景下的通信需求，例如偏远地区、灾后环境，流量热点地区等。因此，迫切需要新型网络接入平台来提高无线通信系统的服务能力。

2、由于无人机的高机动性、低成本特性，已被考虑作为空中基站或中继辅助地面通信设施来增强服务能力。与具有固定基础设施的传统地面通信系统相比，无人机辅助通信系统提供了空间维度上新的自由度，可以根据流量、任务需求通过调整部署位置进一步提升服务质量。特别是随着用户数量的增加，用户分布越来越广，通信需求也越来越多，应用多架无人机组成的协同通信网络可以进一步提高接入能力、扩大覆盖范围、提高通信可靠性，获得了广泛关注。

3、然而，在实际应用中，诸如建筑物等的障碍可能会对无人机与地面用户之间的空对地通信链路造成严重遮挡，阻碍通视路径的建立，造成通信性能的恶化。目前无人机位置部署的相关研究中尚未合理考虑建筑物的遮挡效应，从而无法保证无人机基站在有障碍物的情况下的通信性能。

技术实现思路

1、本申请提供一种无人机基站部署方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决目前无法保证无人机基站在有障碍物的情况下的通信性能的问题。

2、第一方面，本申请提供一种无人机基站部署方法，包括：

3、获取待部署区域中用户的位置信息和建筑体的三维地理信息，并根据所述位置信息和所述三维地理信息确定用户的遮挡信息；其中，所述三维地理信息包括所述建筑体的位置和尺寸，所述遮挡信息为所述待部署区域中所述用户的视线被所述建筑体遮挡后的不可见区域；

4、基于所述遮挡信息确定与无人机基站的位置相关的信道增益模型；其中，所述无人机基站位于所述待部署区域中；所述信道增益模型用于根据无人机基站的位置和所述遮挡信息，确定用户与无人机基站之间的信道增益；

5、基于所述信道增益模型确定通信速率模型，所述通信速率模型用于根据指定变量，输出用户的通信速率；所述指定变量包括无人机基站的位置信息、无人机基站的发射功率以及关联变量：所述关联变量表征用户、无人机基站以及无人机基站向用户发送的子载波之间的关联关系；

6、对所述通信速率模型中的指定变量进行迭代处理，并获得所述通信速率模型在每次迭代后输出的通信速率，直到所述通信速率满足预设条件；所述预设条件用于确定所述通信速率是否满足所述待部署区域中的目标用户的通信速率达到最大化，所述目标用户为所述待部署区域中通信速率最小的用户；

7、将所述通信速率满足预设条件时得到的指定变量确定为目标变量，并基于所述目标变量对所述无人机基站进行部署。

8、第二方面，本申请提供一种无人机基站部署装置，包括：

9、遮挡信息确定模块，用于获取待部署区域中用户的位置信息和建筑体的三维地理信息，并根据所述位置信息和所述三维地理信息确定用户的遮挡信息；其中，所述三维地理信息包括所述建筑体的位置和尺寸，所述遮挡信息为所述待部署区域中所述用户的视线被所述建筑体遮挡后的不可见区域；

10、信道增益模型确定模块，用于基于所述遮挡信息确定与无人机基站的位置相关的信道增益模型；其中，所述无人机基站位于所述待部署区域中；所述信道增益模型用于根据无人机基站的位置和所述遮挡信息，确定用户与无人机基站之间的信道增益；

11、通信速率模型确定模块，用于基于所述信道增益模型确定通信速率模型，所述通信速率模型用于根据指定变量，输出用户的通信速率；所述指定变量包括无人机基站的位置信息、无人机基站的发射功率以及关联变量：所述关联变量表征用户、无人机基站以及无人机基站向用户发送的子载波之间的关联关系；

12、迭代模块，用于对所述通信速率模型中的指定变量进行迭代处理，并获得所述通信速率模型在每次迭代后输出的通信速率，直到所述通信速率满足预设条件；所述预设条件用于确定所述通信速率是否满足所述待部署区域中的目标用户的通信速率达到最大化，所述目标用户为所述待部署区域中通信速率最小的用户；

13、部署模块，用于将所述通信速率满足预设条件时得到的指定变量确定为目标变量，并基于所述目标变量对所述无人机基站进行部署。

14、第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；所述存储器存储计算机执行指令；所述处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，以实现第一方面所述的方法。

15、第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现第一方面所述的无人机基站部署方法。

16、第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。

17、本申请提供的无人机基站部署方法，通过获取待部署区域中用户的位置信息和建筑体的三维地理信息，并根据位置信息和三维地理信息确定用户的遮挡信息；其中，遮挡信息为待部署区域中用户的视线被建筑体遮挡后的不可见区域，从而能够根据用户的位置信息和建筑体的三维地理信息准确地确定用户在待部署区域中的可见区域和不可见区域。然后基于遮挡信息确定与无人机基站的位置相关的信道增益模型；其中，无人机基站位于待部署区域中，信道增益模型可以用于根据无人机基站的位置和遮挡信息，确定用户与无人机基站之间的信道增益，从而建立了一个考虑遮挡的空对地信道模型。接着，基于信道增益模型确定通信速率模型，通信速率模型用于根据指定变量，输出用户的通信速率；指定变量包括无人机基站的位置信息、无人机基站的发射功率以及关联变量：关联变量表征用户、无人机基站以及无人机基站向用户发送的子载波之间的关联关系。再对通信速率模型中的指定变量进行迭代处理，并获得通信速率模型在每次迭代后输出的通信速率，直到通信速率满足预设条件；预设条件用于确定通信速率是否满足待部署区域中的目标用户的通信速率达到最大化，目标用户为待部署区域中通信速率最小的用户，最后，将通信速率满足预设条件时得到的指定变量确定为目标变量，并基于目标变量对无人机基站进行部署。也就是说，该通信速率模型，可以考虑建筑物对无人机基站的遮挡效应来计算无人机基站与用户之间的通信速率，再结合预设条件，通过对上述指定变量进行迭代处理，从而能够得到考虑遮挡效应的情况下的目标变量，最后通过该目标变量对无人机基站进行部署，就能够实现待部署区域中通信速率最小的用户的通信速率达到最大化，进而从整体上提升待部署区域中用户的通信速率，保证了被无人机基站服务的地面用户在有障碍物的情况下的通信性能。

技术特征：

1.一种无人机基站部署方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述通信速率模型中的指定变量进行迭代处理，并获得所述通信速率模型在每次迭代后输出的通信速率，直到所述通信速率满足预设条件，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括针对所述关联变量的第一约束条件、第二约束条件以及第三约束条件；其中：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标变量对所述无人机基站进行部署，包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求2至6任一项所述的方法，其特征在于，所述基于预设的约束条件更新所述当前指定变量，包括：

8.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述遮挡信息，建立与无人机基站的位置相关的信道增益模型，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述信道参数定义为：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通信速率模型为：

11.一种无人机基站部署装置，包括：

12.一种电子设备，包括：处理器，以及与所述处理器通信连接的存储器；

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至10任一项所述的无人机基站部署方法。

14.一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至10中任一项所述的方法。

技术总结
本申请提供一种无人机基站部署方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：获取待部署区域中用户的位置信息和建筑体的三维地理信息，并根据位置信息和三维地理信息确定用户的遮挡信息；遮挡信息为待部署区域中用户的视线被建筑体遮挡后的不可见区域；基于遮挡信息确定与无人机基站的位置相关的信道增益模型；基于信道增益模型确定通信速率模型：对通信速率模型中的指定变量进行迭代处理，并获得通信速率模型在每次迭代后输出的通信速率，直到通信速率满足预设条件；将通信速率满足预设条件时得到的指定变量确定为目标变量，并基于目标变量对无人机基站进行部署。本申请的方法，保证了被无人机基站服务的用户在有障碍物的情况下的通信性能。

技术研发人员：肖振宇,伊鹏飞,刘岩铭
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12