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专利号: 2022106384902
申请人: 电子科技大学长三角研究院(衢州)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可飞行时充电的辅助通信无人机轨迹规划与功率控制方法,其特征在于,所基于的系统具体包括:用户、地面基站、部署在地面基站上的充电设备以及无人机;所述地面基站用于为其覆盖区域内的用户提供通信服务,所述充电设备用于为无人机提供无线充电;

当地面基站所覆盖区域内的用户数量大于地面基站的容量限制时,采用无人机为超出地面基站的容量限制的这部分用户提供接入服务;采用无人机为超出地面基站的容量限制的这部分用户提供接入服务的具体实现过程为:在最大发射功率约束、空间约束、用户接入和无人机剩余能量阈值的约束下,以达到无人机辅助通信系统吞吐量最大化为目标,建立无人机轨迹规划与功率控制的DQN模型;

无人机基于DQN模型完成接入服务;

无人机基于DQN模型完成接入服务的具体过程为:

A1、建立DQN模型,记无人机的状态空间为S、动作空间为A、奖惩函数为R;状态空间包括:时隙t下用户uj的位置信息 时隙t下无人机vi的位置信息 无人机vi的发射功率 无人机vi为用户uj提供接入服务时的信道带宽B、无人机vi为用户uj提供接入服务时的信噪比 以及无人机vi的实时剩余能量信息A2、无人机与环境进行交互,在t时隙,输入状态si,输出动作ai;当智能体执行完动作后,环境将给出下一个状态si+1和奖励Ri,智能体将四元组存入经验池;

A3、判断超出地面基站的容量限制的这部分用户是否已全部通过无人机接入网络,若是则执行步骤A4,否则执行步骤A6;

A4、判断无人机剩余能量是否大于或等于设定阈值,若是则执行步骤A5,否则执行步骤A7;

A5、判断是否完成接入服务,若是则结束;否则执行步骤A2;

A6、将未接入用户的信息上报基站;

A7、计算无人机的能量惩罚后,返回步骤A2;

能量惩罚计算式为:

其中,c1,c2,c3为常数, 表示t时隙无人机vi的剩余能量;Elow1和Elow2是无人机的两个低能量阈值, 表示无人机vi电池的最大容量;

的计算式为:

其中, 为无人机vi的初始能量;rd为第d个充电区域的内半径,d∈{1,2,...,D},D表示充电区域个数;p(G,rd)表示当无人机处于第d个充电区域内时,无人机所能接收到的充电功率;△Td是无人机在第d个充电区域中的飞行时间;ecom表示无人机通信功耗;tfli是无人机的飞行时间;efli是无人机的飞行功耗;thov是无人机的悬停时间;ehov是无人机的悬停功耗,tcom是无人机为用户提供接入服务的时间。

2.根据权利要求1所述的一种可飞行时充电的辅助通信无人机轨迹规划与功率控制方法,其特征在于,充电设备采用电磁辐射的方式为无人机提供无线充能服务。

3.根据权利要求2所述的一种可飞行时充电的辅助通信无人机轨迹规划与功率控制方法,其特征在于,按照与地面基站间的距离,将地面基站周围的空间离散化为D个充电区域,处于同一充电区域内任意位置的无人机所能接收到的充电功率相同。