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专利号: 2020102104960
申请人: 西南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于旋翼无人机的节能自适应视频传输方法,所述方法适用于旋翼无人机视频传输系统,所述旋翼无人机视频传输系统包括一个旋翼无人机以及K个用户终端{u1,u2,…,uK},所述旋翼无人机为所述K个用户终端提供视频服务,其特征在于,所述方法包括:S1:根据公式 计算所述旋翼无人机与

其服务范围内的每一用户终端之间传输视频数据的视频传输速率Rk[n],Rk[n]表示所述旋翼无人机与用户终端uk在时隙n进行视频传输可达到的传输速率,k=1,2,...,K,T=Nδt,n=1,2,...,N,T表示旋翼无人机视频服务的时长,N表示针对T划分的时隙总数,δt表示每个时隙的长度,xk[n]表示所述旋翼无人机在时隙n分配给用户终端uk的带宽占比,pk[n]表示所述旋翼无人机在时隙n分配给用户终端uk的传输功率,βk0表示所述旋翼无人机与用户终端uk距离1米的信道功率增益,H表示所述旋翼无人机的飞行高度,B表示传输总带宽,Nk0表示用户终端uk的噪声功率谱密度,q[n]表示所述旋翼无人机在时隙n所处的位置点投影到二维水平面的坐标,wk表示用户终端uk的坐标;

S2:基于视频传输速率Rk[n]的对数函数计算用户终端uk的视频体验质量效用Uk;

S3:针对所述旋翼无人机视频传输系统建立视频体验质量效用模型P1,其中,μ=minkUk,所述视频体验质量效用模型P1为:P1:

s.t.Ec({pk[n]})+Ep({q[n]})≤Emax,q[0]=qI,q[n]=qF,

其中, 表示旋翼无人机在N个时隙上的通信相关能耗,

表示旋翼

无人机在N个时隙上的无人机推进能量消耗,其中P0和Pi分别表示旋翼无人机的螺旋桨叶片轮廓功率和感应功率, 表示旋转叶片的最大速度,||v[n]||表示旋翼无人机在时隙n的速度,v0表示悬停中的平均叶片感应速度此外,d0表示机身阻力比,ρ表示空气密度,s表示旋转叶片的坚固性,A表示旋翼无人机转子盘面积,Emax表示旋翼无人机的最大能量限制,Pmax表示每个时隙旋翼无人机的最大传输功率,qI和qF分别表示旋翼无人机的初始位置和最终位置;

S4:计算所述视频体验质量效用模型P1得到变量{pk[n]},{xk[n]}和{q[n]}在视频体验质量效用模型P1中的最优解 和{qos[n]};

S5:根据所述最优解{qos[n]}控制所述旋翼无人机的运动轨迹,并根据最优解 控制所述旋翼无人机向对应的用户终端分配视频数据传输带宽,并根据最优解 控制所述旋翼无人机向对应的用户终端分配传输功率。

2.如权利要求1所述的基于旋翼无人机的节能自适应视频传输方法,其特征在于,步骤S2中通过公式 计算用户终端uk的视频体验质量效用Uk,其中,θ和β表示应用程序常数,rk表示用户终端uk所需的视频播放速率。

3.如权利要求2所述的基于旋翼无人机的节能自适应视频传输方法,其特征在于,步骤S4包括:将待优化的变量{pk[n]},{xk[n]}和{q[n]}划分为两组,将两组变量以迭代的方式进行交替优化从而得到变量{pk[n]},{xk[n]}和{q[n]}的最优解。

4.如权利要求3所述的基于旋翼无人机的节能自适应视频传输方法,其特征在于,步骤S4中划分变量{pk[n]}和{xk[n]}为一组,划分变量{q[n]}为一组。

5.如权利要求4所述的基于旋翼无人机的节能自适应视频传输方法,其特征在于,步骤S4包括以下步骤:S41:设置旋翼无人机轨迹为qr[n];

S42:在旋翼无人机轨迹为qr[n]的基础上将视频体验质量效用模型P1转化为凸优化模型P2,并对凸优化模型P2进行计算得到变量{pk[n]}和{xk[n]}在凸优化模型P2中的最优解和 其中,凸优化模型P2为:P2:

s.t.Ec({pk[n]})+Ep≤Emax,

Ep为在旋翼无人机的飞行轨迹为qr[n]时,该旋翼无人机在N个时隙上的推进能量消耗;

S43:利用 和qr[n]对凸优化模型P3进行计算得到变量{q[n]}在凸优化模型P3中的最优解qr+1[n];凸优化模型P3为:

P3:

q[0]=qI,q[n]=qF,

其中,τ[n]表示松弛变量,且

Ec表示旋

翼无人机向对应的用户终端根据 分配视频数据传输带宽,且根据 向对应的用户终端分配传输功率时旋翼无人机在N个时隙上的通信相关能耗,τr[n]表示当旋翼无人机的飞行轨迹为qr[n]时,该旋翼无人机在时隙n对应的松弛变量取值,vr[n]表示当旋翼无人机的飞行轨迹为qr[n]时,该旋翼无人机在时隙n的速度向量;

S44:判断当前是否满足收敛条件,如是,转至S45;否则,将r更新为r+1后转至S41继续进行迭代;

S45: {qos[n]}=qr+1[n]。

6.如权利要求5所述的基于旋翼无人机的节能自适应视频传输方法,其特征在于,所述判断当前是否满足收敛条件包括:判断迭代次数是否达到预设迭代次数阈值,如是,则判定当前满足收敛条件;

或,

判断当前计算得到的μ是否大于等于预设视频体验质量效用阈值,如是,则判定当前满足收敛条件。

7.如权利要求5所述的基于旋翼无人机的节能自适应视频传输方法,其特征在于,采用凸优化技术或CVX工具对凸优化模型P2和凸优化模型P3进行求解。