1.一种保障QoS的无人机辅助物联网联合功率分配与部署方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设置无人机集合 以及无人机数量n，初始设置n＝1；设置物联网设备集合 以及物联网设备坐标集合 未覆盖物联网设备集合 以及已覆盖物联网设备集合无人机集合由 表示，第 架无人机位于(xn，yn，H)，定义uk＝(ak，bk)和vn＝(xn,yn)分别为第k个物联网设备和第n架无人机的水平坐标，H表示无人机固定高度；

S2、确定最优无人机位置以及数据速率，包括以下情况：S21、当 时，搜索密集边界物联网设备k0和设置在k0的 区域内的物联网设备并设置 i＝1；否则，转至步骤S3；

其中， 表示保障第k0个物联网设备服务质量所需的无人机最大覆盖半径； 表示第第n架无人机的最佳位置， 表示第k0个物联网设备的位置，i表示第n架无人机服务的物联网设备的数量，PT表示单架无人机的总发射功率；η表示参考距离1m时的信道增益ρ0与噪声2

功率σ的比值；

S22、当 且i≤Kmax时，搜寻距离最优无人机位置 最近的物联网设备设置 并且 对于 基于QoS需求的功率分配算法计算分配功率Pk和dsv，得到 的内可行域 和外可行域 否则，转到步骤S24；

其中，Pk表示分配给第k个物联网设备的发射功率；dsv表示不同物联网设备的dk具有相同的值，Kmax为每架无人机所能服务物联网设备的最大数量；

基于QoS需求的功率分配算法计算分配功率Pk和dsv，具体包括以下步骤：对于第n架无人机，数据速率最大化子问题表示为：其中， 表示第n架无人机的数据速率；Rn,k表示由第n架无人机所服务的第k(k∈Ωn)个物联网设备可达到的数据速率；Ωn是第n架无人机服务的物联网设备集；

采用联合功率分配和部署方法来确定物联网设备的覆盖范围，然后利用所提出的QoS需求的功率分配和数据速率最大化部署算法来获得单架无人机的最优部署；

采用自适应功率分配，使不同物联网设备的dk具有相同的值dsv，其表达式如下：dsv＝d1＝d2＝...＝dk       (2)式中，dk表示保障第k个物联网设备服务质量所需的无人机最大覆盖半径，以此类推；

根据式(2)推导如下公式：

式中，rk表示第k个物联网设备要求的最低数据速率；

此时，QoS需求的功率分配算法公式表达为：利用QoS需求的功率分配算法，即式(4)中的Pk，求取dsv，公式如下：将问题P2转化为以下问题：

由于问题P3不是凹的，对于函数log2(1+z)，z≥0，其紧下界是函数τlog2z+β，系数τ和β被选择为 和 由于z0≥0，τ不小于0，当z＝z0，下界τlog2z+β等于log2(1+z)；将函数Rn,k松弛为：

2 2 2

其中，Jn,k＝log2[(xn‑ak) +(yn‑bk) +H]，τk和βk是对应于第k个物联网设备的系数；

S23、当 时，设置 并转到步骤S24，否则，使用数据速率最大化部署算法更新无人机最优位置 和最大无人机数据速率 来覆盖 并转到步骤S22，具体包括以下步骤：

单架无人机的数据速率最大化部署算法基于式(7)，将问题P3转化为受约束(6b)的约束，采用针对单架无人机的数据速率最大化部署算法，通过最大化无人机数据速率解决问题P4；

Jn,k的海森矩阵表示如下：

Jn,k和tj1tj4‑tj2tj3的关系公式表达为：其中，Dn.k是从第n架无人机到第k个物联网设备的距离，根据式(10)和式(11)得出，当

2 2 2

(xn‑ak) +(yn‑bk) ＜H时成立，即dsv小于H时，问题P4是凸的；

对于dsv＜H的情况，将P4的拉格朗日函数表示如下：其中，λ表示拉格朗日乘数向量，由 组成；

*

P4的最优拉格朗日乘子向量λ即为P4的对偶问题P4D的最优解，其表达式如下：其中， 表示拉格朗日对偶函数；

*

基于凸优化理论，函数 在λ跨越的空间上是凹的，使用次梯度方法来跟踪λ ，具体如下：+

其中，ελ是任意接近0的正实数，{λ} 表示λ和0之间的最大值；将式(14)的迭代收敛到* *λ，然后，通过将λ带入得到了最优位置 公式表达如下：利用 得到最大无人机数据速率

当dsv≥H时，可行域分为内可行域 和外可行域

对于 首先用拉格朗日方法求出了无人机最优位置 和最大无人机数据速率对于 利用穷举搜索法求出无人机最优位置 和最大无人机数据速率最后， 和 之间的较大者为最大无人机数据速率 与 对应的最优位置为单架无人机的最优空中位置；

当 时表示可行域不存在，即第n架无人机不能覆盖所有Kn个物联网设备；

S24、设置 n＝n+1并转到步骤S21；

S3、根据S21中获得的所有 确定最优无人机位置 并计算平均数据速率

2.根据权利要求1所述的一种保障QoS的无人机辅助物联网联合功率分配与部署方法，其特征在于，步骤S21中，假设无人机到物联网设备的信道是由视距链路所决定，从第n架无人机到第k个物联网设备的信道增益公式表达如下：式中，Dn,k是从第n架无人机到第k个物联网设备的距离，ρ0表示参考距离1m时的信道增益，||·||是向量的欧几里得范数；对于第n架无人机，分配给第k个物联网设备的发射功率是Pk，k∈Ωn，其满足：第k(k∈Ωn)个物联网设备的数据速率表示为：2

其中，σ表示噪声功率，此时第n架无人机的数据速率表示为：式中 表示第n架无人机的数据速率。

3.根据权利要求1所述的一种保障QoS的无人机辅助物联网联合功率分配与部署方法，其特征在于，步骤S21中，计算无人机在地面投影的最大覆盖半径公式表达如下：2

其中，η＝ρ0/σ；ρ0表示参考距离1m时的信道增益。

4.根据权利要求1所述的一种保障QoS的无人机辅助物联网联合功率分配与部署方法，其特征在于，步骤S24具体指：如果没有实现物联网设备的全覆盖，则更新当前无人机集合以及未覆盖物联网设备集合，增加无人机数量，再次进入步骤S21。

5.根据权利要求1所述的一种保障QoS的无人机辅助物联网联合功率分配与部署方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：将无人机的平均数据速率表示为无人机数据速率之和与无人机数量的比值，通过无人机的功率分配和部署来最大化无人机的平均数据速率，确定多架无人机的部署，以服务所有具有不同QoS需求的物联网设备，无人机平均数据速率最优化问题，用如下公式表达：其中，约束(22b)表示无人机与所服务的物联网设备之间的距离能够满足每个物联网设备的QoS需求；约束(22c)表示单架无人机的总功率约束，即每架无人机的总功率为PT；约束(22d)保障部署的无人机服务所有物联网设备；约束(22e)表示Kmax为每架无人机所能服务物联网设备的最大数量。