1.一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于，包括步骤：S1、以最大化三维无人机通信系统的用户吞吐量和所需最小速率的加权和为优化目标，通过联合优化三维无人机轨迹、通信时间和速率分配，确定原始优化问题；

S2、给定无人机高度，将原始优化问题简化为第一子问题，并基于差分凸函数优化框架和逐次凸逼近将第一子问题转化成第一凸优化问题；

S3、给定任何无人机的二维轨迹和资源分配，将原始优化问题简化为第二子问题，并基于差分凸函数优化框架和逐次凸逼近将第二子问题转化成第二凸优化问题；

S4、基于迭代算法和凸优化求解器对第一凸优化问题和第二凸优化问题进行求解，得到原始优化问题的次优解。

2.根据权利要求1所述的一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于：在步骤S1中，三维无人机通信系统包括1个无人机和K个地面用户，其中无人机作为空中基站为K个地面用户提供服务；所述原始优化问题描述为：(P1):

q[1]＝q[N],z[1]＝z[N],                           (8)其中，式(9)和(10)表示无人机的速度限制，q[n]、z[n]分别表示时隙n时无人机的水平位置和高度， 分别表示无人机水平和垂直方向的最大速度，总时间T分成N个等长时隙δt，即T＝Nδt；式(8)表示无人机周期性地为地面用户服务；式(7)表示任意时隙无人机在最小飞行高度Hmin和最大飞行高度Hmax之间飞行；式(6)表示地面用户sk到无人机的仰角的定义，其中wk表示地面用户sk的水平位置，K个地面用户的集合表示为式(5)中，rk表示地面用户sk的最小速率，xk[n]表示时隙n时无人机与地面用户sk通信的时间分配，满足式(2)的条件， 表示时隙n时无人机与地面用户sk通信的近似期望速率，由期望速率 近似而来；式(3)表示无人机每个时刻最多和一个地面用户进行通信；式(4)中， 表示无人机对地面用户sk的总吞吐量，m表示加权系数，0≤m≤1，mDk+(1‑m)rkN表示地面用户sk的总吞吐量和所需最小速率的加权和，μ表示三维无人机通信系统的 用户吞吐量和所需速率加权和的最小值；

3.根据权利要求2所述的一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于：

时隙n时无人机和地面用户sk之间的距离 地面用户sk和无人机之间的LoS信道概率 表示为地面用户sk到无人机仰角θk[n]的函数：其中Ba＜0，Bb＞0，Bd＞0，Bc＝1‑Bd，这四个常数的取值都由特定环境决定；在时隙n时，无人机和地面用户sk之间的信道功率增益βk[n]以概率 表示为LoS通信链路表达式以概率 表示为NLoS通信链路表达式 其中β0是在参考距离1m时的信道功率增益，ε表示由于NLoS通信链路传播导致的附加衰减因子，ε＜1；LoS信道链路和NLoS信道链路的路径损耗指数分别表示成αL和αN。

4.根据权利要求3所述的一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于：

时隙n时无人机和地面用户sk之间的可达速率 其中B表示信2

号带宽，P表示无人机的发射功率，σ表示噪声功率；

5.根据权利要求4所述的一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括步骤：S21、给定无人机高度Z，将原始优化问题(P1)简化为第一子问题：(P2):

s.t.(2)‑(6),(10),q[1]＝q[N]                          (11)S22、引入松弛变量Y＝{yk[n]},Θ＝{θk[n]}，进一步将问题(P2)进一步转化为：(P3):

s.t.(2)‑(4),(10),(11),S23、基于差分凸函数优化框架将非凸约束的式(4)、(12)‑(14)转化为凸约束，将问题(P3)进一步转化为标准的凸优化问题(P4)。

6.根据权利要求5所述的一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于，所述步骤S23具体包括步骤：S231、将式(13)中的非凸项xk[n]yk[n]改写为差分凸函数：S232、对项 用一阶泰勒展开求近似，得到：lb

其中，Qk[n] 是关于xk[n]和yk[n]的联合凹函数；

l

S233、对于式(14)，在给定qk[n]时，通过对 函数应用一阶泰勒展开求近似，得到：

其中，

l l

S234、对于式(4)和(12)，给定qk[n] 和θk[n]，对 函数用一阶泰勒展开求近似，得到：

其中，

lb lb

S235、用推导出的下限Qk[n] 、vk[n] 、 替换式(15)‑(17)，将问题(P3)进一步转化为标准的第一凸优化问题：(P4):

s.t.(2),(3),(10),(11),在所有的一阶泰勒展开过程中，一个参数带有上标l表示在第l次迭代时的该参数对应的值。

7.根据权利要求6所述的一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括步骤：S31、给定任何无人机的二维轨迹和资源分配{Q,X,R}，将原始优化问题(P1)简化为第二子问题：

(P5):

s.t.(4)‑(7),(9),z[1]＝z[N]

(22)

S32、将第二子问题(P5)进一步等价为：(P6):

s.t.(4),(5),(7),(9),(14),(22)；

l l

S33、给定θk[n]和z[n]，对 应用一阶泰勒展开求近似，得到：其中，

S34、基于式(23)，进一步将问题(P6)近似为标准的第二凸优化问题：(P7):

(7),(9),(14),(22)。

8.根据权利要求7所述的一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括步骤：S41、基于迭代算法和凸优化求解器对第一子问题进行求解，得到第一子问题的目标值收敛到预先定义的精度时{xk[n],yk[n],q[n]}的目标值 具体包括步骤：

S411、初始化 设迭代次数l＝0；

S412、给定局部点 使用凸优化求解器求解第一凸优化问题(P4)获得当前最优解

S413、更新第l次迭代的局部点：S414、更新l＝l+1；

S415、直至第一子问题(P2)的目标值收敛到预先定义的精度，输出当前最优解作为求解第一子问题(P2)的最优解；

S42、基于与步骤S411至S415相似的步骤对第二子问题(P5)进行求解，得到第二子问题^

(P5)的目标值收敛到预先定义的精度时z[n]的目标值z[n]。

9.根据权利要求8所述的一种三维无人机通信网络吞吐量和时延的权衡方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括步骤：S401、初始化 设迭代次数l＝0；

S402、给定局部点 与步骤S412～S413相同步骤求解第一凸优化问题(P4)获得

S403、给定 与步骤S412～S413相似步骤求解第二l+1

凸优化问题(P7)获得{z [n]}；

S404、更新l＝l+1；

S405、直至优化问题(P1)的目标值收敛到预先定义的精度，输出当前最优解作为求解原始优化问题(P1)的次优解。