CN107635239B - 一种无人机基站部署方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种无人机基站部署方法、装置、电子设备及可读存储介质,在对目标区域进行分区时,可以首先计算无人机基站可连接用户终端的数量,根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心,在计算无人机部署高度时,可以根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度,针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站,从而可以实现合理部署无人机基站,为目标区域提供更好的通信服务。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,特别是涉及一种无人机基站部署方法、装置、电子设备及可读存储介质。
背景技术
移动通信系统由于具有成本低廉、部署灵活、可适应复杂恶劣环境等优点,从而在社会生活的各个方面得到了广泛的应用。经过近些年的发展,移动通信系统的网络容量、覆盖、连通性等都得到了极大的提高,从而保证了通信服务质量。但是,在一些特殊的场景中,移动通信系统的网络还是受到挑战,例如:在受灾区域,当移动通信系统中的地面通信基站,受到洪水、地震等自然灾害的物理破坏,或者在电力供应不足时,会导致无法正常提供通信服务。
由于无人机具有灵活性强、部署快速等特点,可以广泛应用于各种领域,例如,航拍、测绘、监控、灾情评估、人员搜救、通信服务等领域。具体的,可以将基站通信模块装载到无人机上,并将无人机部署到受灾区域,为受灾区域用户临时提供通信服务。这些装载有基站通信模块的无人机可以称为无人机基站。通过在受灾区域部署多个无人机基站,形成无人机基站群,各个无人机基站可以与受灾区域的用户的终端设备进行通信,各个无人机基站之间也可以相互通信,还可以与无人机基站控制中心进行通信,从而为受灾区域的用户提供通信服务。
在应用现有技术部署无人机基站时,是根据受灾区域的形状和面积及无人机基站的覆盖半径对受灾区域进行分区,分为多个小区,然后以每个小区的中心位置作为无人机基站的初始位置,然后再根据受灾区域的地形、建筑物密度、建筑物平均高度等信息计算各无人机基站的初始高度,最后以该初始位置和初始高度部署无人机基站。然而,现有技术在对受灾区域进行分区时,是将无人机基站的覆盖半径作为已知条件确定无人机基站的初始位置和初始高度的,这样并不能实现对无人机基站的合理部署。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种无人机基站部署方法、装置、电子设备及可读存储介质,以实现合理部署无人机基站,为目标区域提供更好的通信服务。具体技术方案如下:
第一方面,本发明实施例提供了一种无人机基站部署方法,该方法包括:
获取目标区域用户终端的平均传输速率,并根据预先存储的无人机基站的最大传输速率,以及平均传输速率,计算无人机基站可连接用户终端的数量;
获取用户终端的总数量和目标区域面积,并根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心;
获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度;
针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站。
可选的,获取用户终端的总数量和目标区域面积,包括:
获取用户终端的位置,统计与用户终端的位置对应的用户终端的总数量;
根据用户终端的位置,以目标区域中处于边缘位置的用户终端形成的面积为目标区域面积。
可选的,根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心,包括:
根据目标区域面积,计算目标区域的长宽比;
判断目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值;
在目标区域的长宽比小于预设长宽比阈值时,对目标区域进行四等分,得到初始划分小区,在目标区域的长宽比大于预设长宽比阈值时,以目标区域的长边对目标区域进行二等分,得到初始划分小区;
判断初始划分小区中用户终端的总数量是否小于无人机基站可连接用户终端的数量;
在初始划分小区中用户终端的总数量小于无人机基站可连接用户终端的数量时,以初始划分小区中距离最远的两个用户终端之间的距离的中点为小区中点,以小区中点至两个用户终端中任一用户终端之间的距离为小区半径;
在初始划分小区中用户终端的总数量大于无人机基站可连接用户终端的数量时,将初始划分小区作为目标区域,重复执行判断目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值的步骤。
可选的,获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度,包括:
获取预先存储的各小区的环境参数,并针对任一小区,通过以下公式
计算用户终端与该小区对应的无人机基站的上倾角θOPT,其中,a、b、A为环境参数,A=ηLOS-ηNLOS,ηLOS为视距信号因子,ηNLOS为非视距信号因子;
根据无人机基站的上倾角θOPT、该小区的小区半径r,通过公式
h=r·tan(θOPT)
计算该小区对应的无人机基站的部署高度h。
第二方面,本发明实施例还提供了一种无人机基站部署装置,该装置包括:
第一计算模块,用于获取目标区域用户终端的平均传输速率,并根据预先存储的无人机基站的最大传输速率,以及平均传输速率,计算无人机基站可连接用户终端的数量;
第二计算模块,用于获取用户终端的总数量和目标区域面积,并根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心;
第三计算模块,用于获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度;
部署模块,用于针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站。
可选的,第二计算模块,包括:
统计子模块,用于获取用户终端的位置,统计与用户终端的位置对应的用户终端的总数量;
目标区域面积确定子模块,用于根据用户终端的位置,以目标区域中处于边缘位置的用户终端形成的面积为目标区域面积。
可选的,第二计算模块,还包括:
长宽比计算子模块,用于根据目标区域面积,计算目标区域的长宽比;
第一判断子模块,用于判断目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值;
小区划分子模块,用于在目标区域的长宽比小于预设长宽比阈值时,对目标区域进行四等分,得到初始划分小区,在目标区域的长宽比大于预设长宽比阈值时,以目标区域的长边对目标区域进行二等分,得到初始划分小区;
第二判断子模块,用于判断初始划分小区中用户终端的总数量是否小于无人机基站可连接用户终端的数量;
中点和半径确定子模块,用于在初始划分小区中用户终端的总数量小于无人机基站可连接用户终端的数量时,以初始划分小区中距离最远的两个用户终端之间的距离的中点为小区中点,以小区中点至两个用户终端中任一用户终端之间的距离为小区半径;
触发子模块,用于在初始划分小区中用户终端的总数量大于无人机基站可连接用户终端的数量时,将初始划分小区作为目标区域,触发第一判断子模块执行判断目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值的动作。
可选的,第三计算模块,包括:
上倾角计算子模块,用于获取预先存储的各小区的环境参数,并针对任一小区,通过以下公式
计算用户终端与该小区对应的无人机基站的上倾角θOPT,其中,a、b、A为环境参数,A=ηLOS-ηNLOS,ηLOS为视距信号因子,ηNLOS为非视距信号因子;
部署高度计算子模块,用于根据无人机基站的上倾角θOPT、该小区的小区半径r,通过公式
h=r·tan(θOPT)
计算该小区对应的无人机基站的部署高度h。
第三方面,本发明实施例还提供了一种电子设备,该电子设备包括:处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现第一方面提供的一种无人机基站部署方法的步骤。
第四方面,本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现第一方面提供的一种无人机基站部署方法的步骤。
本发明实施例提供的一种无人机基站部署方法、装置、电子设备及可读存储介质,在对目标区域进行分区时,可以首先计算无人机基站可连接用户终端的数量,根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心,在计算无人机部署高度时,可以根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度,针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站,从而可以实现合理部署无人机基站,为目标区域提供更好的通信服务。当然,实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种无人机基站部署方法应用于目标区域的系统结构示意图;
图2为本发明实施例的一种无人机基站部署方法的流程图;
图3为本发明实施例的一种无人机基站部署方法中无人机基站部署高度与无人机基站覆盖半径的关系示意图;
图4为本发明实施例的一种无人机基站部署装置的结构示意图;
图5为本发明实施例的一种无人机基站部署方法应用于电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了解决现有技术存在的问题,本发明实施例提供了一种无人机基站部署方法、装置、电子设备及可读存储介质,以实现合理部署无人机基站,为目标区域提供更好的通信服务。
首先,本发明实施例的一种无人机基站部署方法可以应用于对任何目标区域的无人机基站进行部署。例如,如图1所示,为本发明实施例的一种无人机基站部署方法应用于目标区域的系统结构示意图,该系统可以包括:无人机基站管理装置100、第一无人机基站101、第二无人机基站102、第三无人机基站103、第一用户终端104、第二用户终端105、第三用户终端106、目标区域107、第一小区108、第二小区109、第三小区110。
其中,无人机基站管理装置100可以是应用本发明实施例的一种无人机基站部署方法的电子设备。该无人机基站管理装置100可以首先指派一个无人机基站查看目标区域,获取目标区域面积,该无人机基站查看目标区域后,可以从预先存储的多个环境参数中,获取与目标区域对应的环境参数。该无人机基站还可以查看目标区域中用户终端的总数量和每个用户终端的传输速率。
在获取到每个用户终端的传输速率后,可以计算目标区域用户终端的平均传输速率,再根据预先存储的无人机基站的最大传输速率和平均传输速率,确定每个无人机基站可连接用户终端的数量,然后根据用户终端的总数量、目标区域面积、每个无人机基站可连接用户终端的数量,对目标区域进行分区,可以至少分为一个小区,并可以确定该小区的小区半径和小区中心。
再从获取到的目标区域对应的环境参数中,获取每个小区对应的环境参数,然后通过各小区半径和各小区的环境参数,可以计算出各小区对应的无人机基站的部署高度。最后,无人机基站管理装置100可以针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度的为无人机基站高度信息,为该小区部署无人机基站。
应当理解的是,上述系统结构示意图为示例性的对本发明实施例的一种无人机基站部署方法的应用场景进行说明,在应用本发明实施例的一种无人机基站部署方法部署无人机基站时,无人机基站可以不限定于上述图1中的三个无人机基站,划分的小区也可以不限定于上述图1中的三个小区,每个小区内的用户终端的数量也不进行限定。
在本发明实施例的一种可能的实现方式中,本发明实施例的一种无人机基站部署方法也可以应用于无人机基站,该无人机基站在通过本发明实施例的一种无人机基站部署方法,计算出目标区域中至少一个小区的小区中心和各小区对应的无人机基站部署高度后,可以确定无人机基站的数量,然后将该小区的小区中心作为无人机基站水平面位置。
再将无人机基站水平面位置和各小区对应的无人机基站部署高度,发送给与无人机基站的数量对应的各无人机基站。各无人机基站可以根据无人机基站水平面位置和无人机基站部署高度进行部署。
下面,对本发明实施例的一种无人机基站部署方法进行介绍,如图2所示,为本发明实施例的一种无人机基站部署方法的流程图,该方法可以包括:
S201,获取目标区域用户终端的平均传输速率,并根据预先存储的无人机基站的最大传输速率,以及平均传输速率,计算无人机基站可连接用户终端的数量。
其中,上述的目标区域为用户部署无人机基站的区域。该目标区域可以是由于地面通信基站无法正常提供通信服务时,需要通过部署无人机基站,提供临时通信服务的区域。
上述的用户终端可以是智能手机、可视电话、多媒体手机、PDA(Personal DigitalAssistant,掌上电脑)、MID(Mobile Internet Device,移动互联网设备)等。
具体的,对于每个无人机基站,都可以有对应的最大传输速率,因此,当上述的应用本发明实施例的一种无人机基站部署方法的电子设备,在应用本发明实施例的一种无人机基站部署方法部署无人机基站之前,可以首先获取到每个无人机基站的最大传输速率,并对该最大传输速率进行存储。
在一些示例中,上述的电子设备可以首先获取目标区域中每个用户终端的传输速率,然后对目标区域中所有用户终端的传输速率计算平均值,从而可以得到目标区域用户终端的平均传输速率。
在一些示例中,由于每个无人机基站都可以有对应的最大传输速率,每个用户终端也具有对应的传输速率,因此,每个无人机基站可以具有对应的可连接用户终端的数量。
在本步骤中,为了方便上述电子设备计算每个无人机基站可连接用户终端的数量,降低上述电子设备的计算复杂度,可以通过每个无人机基站的最大传输速率除以用户终端的平均传输速率,计算每个无人机基站可连接用户终端数量。
例如,图1所示的系统中,目标区域107中有9个用户终端,分别为3个第一用户终端104、3个第二用户终端105和3个第三用户终端106,可以分布在目标区域107的不同位置。上述的电子设备可以首先获取目标区域107中9个用户终端的传输速率,然后可以计算该9个用户终端的平均传输速率,再通过预先存储的无人机基站的最大传输速率除以该平均传输率,可以计算出每个无人机基站可连接用户终端的数量。
假设图1所示的系统中,无人机基站的最大传输速率为300Mbps,平均传输速率为100Mbps,则可以计算出每个无人机基站可连接用户终端的数量为3。
通过本步骤,可以保证在部署无人机基站后,每个无人机基站都能够满足用户终端的通信要求,避免出现无人机基站通信负载过大的现象。
S202,获取用户终端的总数量和目标区域面积,并根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心。
在一些示例中,目标区域面积可以由用户预先设定,因此,在本步骤中,上述的电子设备可以直接获取目标区域面积。
在一些示例中,应用本发明实施例的一种无人机基站部署方法的电子设备可以在获取目标区域每个用户终端的传输速率时,获取到目标区域中用户终端的总数量。
具体的,上述的电子设备在获取到用户终端的总数量和目标区域面积后,可以以每个无人机基站可连接用户终端的数量和用户终端的总数量,确定目标区域的小区数量,然后可以根据目标区域面积和小区数量,对目标区域进行均分,可以确定至少一个小区和该至少一个小区的面积。
上述的电子设备可以将该至少一个小区的面积作为几何面积,通过数学计算,得到与该小区对应的小区半径和小区中心。
在现有技术中,在对目标区域进行分区时,是以无人机基站的覆盖半径对目标区域进行分区的,并未考虑无人机基站覆盖半径内用户终端的数量、用户终端的平均传输速率以及每个无人机基站的最大传输速率对目标区域进行分区的影响,因此,在通过现有技术对目标区域进行分区后,小区中可能会存在用户终端数量过多的问题。
与现有技术相比,本发明实施例的一种无人机基站部署方法在对目标区域进行分区时,根据无人机基站的最大传输速率和每个用户终端传输速率的关系,确定每个无人机基站可连接用户终端的数量,然后以每个无人机基站可连接用户终端的数量和用户终端总数量,对目标区域进行分区,从而使得在对目标区域分区后,每个小区对应的无人机基站的最大传输速率能够满足该小区中各用户终端的通信要求,在用户终端密集的小区,可以部署较多的无人机基站,在用户终端稀疏的小区,可以部署较少的无人机基站。因此,可以实现对目标区域的合理分区,解决了小区中存在用户终端数量过多的问题。
S203,获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度。
其中,该环境参数可以包括:目标区域的地形参数、目标区域的建筑物密度参数和目标区域的建筑物平均高度参数等参数信息。
具体的,在无人机基站与用户终端通信过程中,包括视距信号和非视距信号,视距信号发生的概率和非视距信号发生的概率为1,而环境参数可以影响视距信号发生的概率和非视距信号发生的概率,例如,在目标区域的地形比较复杂、建筑物密度比较大以及建筑物平均高度比较高时,非视距信号发生的概率会比较大,在目标区域的地形比较平坦、建筑物密度比较小以及建筑物平均高度比较低时,视距信号发生的概率会比较大。因此,在计算各小区对应的无人机基站部署高度时,可以考虑环境参数对无人机基站与用户终端通信的影响,以确定合适的无人机基站部署高度。
在一些示例中,上述的电子设备中可以预先存储目标区域的多个环境参数,从该多个环境参数中选择与各小区对应的环境参数。然后可以根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度。
具体的,本发明实施例的一种无人机基站部署方法,还提供了一种计算各小区对应的无人机基站部署高度的方法,具体可以包括:
步骤A,获取预先存储的各小区的环境参数,并针对任一小区,通过以下公式
计算用户终端与该小区对应的无人机基站的上倾角θOPT。
其中,a、b、A为环境参数,A=ηLOS-ηNLOS,ηLOS为视距信号因子,ηNLOS为非视距信号因子。
在一些示例中,为了在计算无人机基站部署高度时,充分考虑无人机基站与用户终端之间的视距信号发生的概率、无人机基站与用户终端之间的非视距型号的发生概率,可以首先通过上述公式计算出用户终端与该小区对应的无人机基站的上倾角θOPT。
在一些示例中,由于环境参数的影响,无人机基站部署高度与无人机基站的覆盖半径并不是单调函数,而是在一定部署高度下,无人机基站的覆盖半径可以达到最大值,相应的,无人机基站在该部署高度时,用户终端与该小区对应的无人机基站的上倾角θOPT为最佳上倾角。
如图3所示,为本发明实施例的一种无人机基站部署方法中无人机基站部署高度与无人机基站覆盖半径的关系示意图。在图3中,包括:郊区环境下,无人机基站部署高度与无人机基站覆盖半径的关系曲线;市区环境下,无人机基站部署高度与无人机基站覆盖半径的关系曲线;密集市区环境下,无人机基站部署高度与无人机基站覆盖半径的关系曲线;以及高层建筑城市环境下,无人机基站部署高度与无人机基站覆盖半径的关系曲线。
由图3可见,当无人机基站部署高度达到最大值时,可以对应一个无人机基站覆盖半径,同时,该部署高度下,用户终端与该无人机基站之间的上倾角为最佳上倾角。
通过计算出上述上倾角θOPT,可以使得无人机基站与用户终端之间通信的信号衰减最小,进一步的,在用户终端的接收功率一定的情况下,可以使得无人机基站的发射功率最小,因此,还可以降低无人机基站发送信号的能量消耗,节省无人机基站的能量,进而减少无人机基站返航充电的次数。
对于上述环境参数,ITU(International Telecommunications Union国际电信联盟)经过测算,给出了如表1所示的推荐环境参数值。
表1ITU推荐环境参数值
步骤B,根据无人机基站的上倾角θOPT、该小区的小区半径r,通过公式
h=r·tan(θOPT)
计算该小区对应的无人机基站的部署高度h。
具体的,在计算出用户终端与无人机基站的最佳上倾角后,可以根据小区的小区半径r以及该上倾角θOPT,确定无人机基站的部署高度。
S204,针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站。
在一些示例中,在确定了每个小区的小区中心和各小区对应的无人机基站的部署高度后,可以以每个小区的小区中心为与该小区对应的无人机基站的水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,为该小区部署对应的无人机基站。
例如,在图1中,在通过上述步骤划分小区后,可以得到三个小区分别为第一小区108、第二小区109、第三小区110,以及每个小区的小区中心和小区半径。每个小区中都包含有第一用户终端104、第二用户终端105、第三用户终端106。然后可以通过本发明实施例一种无人机基站部署方法,确定与第一小区108对应的第一无人机基站101的部署高度、与第二小区109对应的第二无人机基站102的部署高度、与第三小区110对应的第三无人机基站103的部署高度。
在部署无人机基站时,可以以第一小区108的小区中心为第一无人机基站101的水平面位置,以第一无人机基站101的部署高度为第一无人机基站101的高度信息部署第一无人机基站101;以第二小区109的小区中心为第二无人机基站102的水平面位置,以第二无人机基站102的部署高度为第二无人机基站102的高度信息部署第二无人机基站102;以第三小区110的小区中心为第三无人机基站103的水平面位置,以第三无人机基站103的部署高度为第二无人机基站103的高度信息部署第三无人机基站103。
在一些示例中,在确定各小区对应的无人机基站高度信息和无人机基站的水平面位置后,可以将该高度信息和水平面位置发送给无人机基站,无人机基站在接收到上述的高度信息和水平面位置后,可以悬停在与上述高度信息和水平面位置对应的空间位置,为对应的小区中各用户终端提供通信。
本发明实施例提供的一种无人机基站部署方法,在对目标区域进行分区时,可以首先计算无人机基站可连接用户终端的数量,根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心,在计算无人机部署高度时,可以根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度,针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站,从而可以实现合理部署无人机基站,为目标区域提供更好的通信服务。
在本发明实施例的一种可能的实现方式中,上述电子设备在获取用户终端的总数量和目标区域面积时,可以通过以下方式获取,具体可以包括:
步骤A,获取用户终端的位置,统计与用户终端的位置对应的用户终端的总数量。
具体的,在目标区域中,每个用户终端都可以具有对应的用户终端的位置,因此,在获取用户终端的位置时,可以统计与用户终端的位置对应的用户终端的总数量。这样,通过用户终端的位置确定目标区域中用户终端的总数量,可以精确统计用户终端的总数量,提高本发明实施例的一种无人机基站部署方法中划分小区的精确度。
步骤B,根据用户终端的位置,以目标区域中处于边缘位置的用户终端形成的面积为目标区域面积。
具体的,在目标区域中,用户终端可以处于不同的位置,为了在后续步骤中对目标区域进行分区时,能够充分考虑处于不同位置的用户终端,这里,可以以目标区域中处于边缘位置的用户终端形成的面积为目标区域面积。该目标区域面积可以是规则图形,例如圆形、矩形等,还可以是不规则图形。
通过本步骤,可以充分考虑目标区域中处于边缘位置的用户终端,在后续步骤中对目标区域进行分区时,可以避免遗漏目标区域中处于边缘位置的用户终端,同时,还可以使得获取的目标区域面积更合理、更精确。
在应用本发明实施例的一种无人机部署方法部署无人机时,可以考虑地形对小区划分的影响,例如,在比较开阔的地带,目标区域的地形可以接近于正方形,在例如河流、山川等地带,目标区域的地形则更接近于长方形,因此,对于不同的目标区域,可以采用不同的划分方式。
在本发明实施例的一种可能的实现方式中,在确定至少一个小区的小区半径和小区中心时,为了充分考虑地形对小区划分的影响,本发明实施例的一种无人机基站部署方法中,在根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心时,具体可以包括:
步骤A,根据目标区域面积,计算目标区域的长宽比。
在一些示例中,在目标区域中,可以以处于目标区域边缘位置的距离最远的两个用户终端之间的距离为该目标区域的长边,以与该长边垂直、处于目标区域边缘位置的距离最近的两个用户终端之间的距离为宽边,计算目标区域的长宽比。
具体的,两个用户终端之间的距离可以通过该两个用户终端的位置计算得到。
步骤B,判断目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值。
其中,该预设长宽比阈值可以根据对目标区域的划分要求、无人机基站的部署方式进行设置。
步骤C,在目标区域的长宽比小于预设长宽比阈值时,对目标区域进行四等分,得到初始划分小区,在目标区域的长宽比大于预设长宽比阈值时,以目标区域的长边对目标区域进行二等分,得到初始划分小区。
具体的,当目标区域的长宽比小于预设长宽比阈值时,可以表明,目标区域在长度方向和宽度方向上近似相等,目标区域近似于一个正方形,因此,可以对目标区域进行四等分,将目标区域划分为四个面积相等或相似的初始划分小区。
当目标区域在长度方向和宽度方向上差距比较大,上述的四等分的划分方式并不合适,为此,本发明实施例的一种无人机基站部署方法还提供了一种可能的实现方式,当目标区域的长宽比大于预设长宽比阈值时,可以以目标区域的长边对目标区域进行二等分,将目标区域划分为两个面积相等或相似的初始划分小区。
步骤D,判断初始划分小区中用户终端的总数量是否小于无人机基站可连接用户终端的数量。
在一些示例中,在对目标区域进行分区,得到初始划分小区后,为了保证小区中每个用户终端的通信质量,小区中用户终端的平均传输速率不能过低,因此,可以限制每个小区中用户终端的总数量。
在本发明实施例的一种可能的实现方式中,可以判断初始划分小区中用户终端的总数量是否小于无人机基站可连接用户终端的数量。当初始划分小区中用户终端的总数量大于无人机基站可连接用户终端的数量时,初始划分小区中用户终端的平均传输速率会过低,用户终端的通行质量会变差,因此,可以对初始划分小区再进行分区。
当初始划分小区中用户终端的总数量小于无人机基站可连接用户终端的数量时,可以表明,无人机基站可以满足该初始划分小区中用户终端的通信需求,该无人机基站可以为该初始划分小区中用户终端提供较好的通信服务。可以将该初始划分小区确定为该无人机基站对应的小区。
步骤E,在初始划分小区中用户终端的总数量小于无人机基站可连接用户终端的数量时,以初始划分小区中距离最远的两个用户终端之间的距离的中点为小区中点,以小区中点至两个用户终端中任一用户终端之间的距离为小区半径。
具体的,在将初始划分小区确定为该无人机基站对应的小区后,可以将该初始划分小区中距离最远的两个用户终端之间的距离的中点确定为小区中点,将小区中点至该两个用户终端中任一中户终端之间的距离作为小区半径。
通过本步骤,可以使得由小区中点和小区半径确定的小区面积能够完全包含该小区对应的用户终端,从而使得与该小区对应的无人机基站能够为该小区中的所有用户终端提供通信服务。
步骤F,在初始划分小区中用户终端的总数量大于无人机基站可连接用户终端的数量时,将初始划分小区作为目标区域,重复执行步骤B的步骤。
具体的,当初始划分小区中用户终端的总数量大于无人机基站可连接用户终端的数量时,可以对该初始划分小区再进行划分,直至划分的小区中用户终端的数量小于无人机基站可连接用户终端的数量。
通过本步骤,可以在对目标区域进行划分时,充分考虑目标区域地形对划分小区的影响,从而更合理的划分小区,进而可以实现合理部署无人机基站,为目标区域提供更好的通信服务。
相应于上述的方法实施例,本发明实施例还提供了一种无人机基站部署装置,如图4所示,为本发明实施例的一种无人机基站部署装置的结构示意图,该装置可以包括:
第一计算模块401,用于获取目标区域用户终端的平均传输速率,并根据预先存储的无人机基站的最大传输速率,以及平均传输速率,计算无人机基站可连接用户终端的数量;
第二计算模块402,用于获取用户终端的总数量和目标区域面积,并根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心;
第三计算模块403,用于获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度;
部署模块404,用于针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站。
本发明实施例提供的一种无人机基站部署装置,在对目标区域进行分区时,可以首先计算无人机基站可连接用户终端的数量,根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心,在计算无人机部署高度时,可以根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度,针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站,从而可以实现合理部署无人机基站,为目标区域提供更好的通信服务。
具体的,第二计算模块402,包括:
统计子模块,用于获取用户终端的位置,统计与用户终端的位置对应的用户终端的总数量;
目标区域面积确定子模块,用于根据用户终端的位置,以目标区域中处于边缘位置的用户终端形成的面积为目标区域面积。
具体的,第二计算模块402,还包括:
长宽比计算子模块,用于根据目标区域面积,计算目标区域的长宽比;
第一判断子模块,用于判断目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值;
小区划分子模块,用于在目标区域的长宽比小于预设长宽比阈值时,对目标区域进行四等分,得到初始划分小区,在目标区域的长宽比大于预设长宽比阈值时,以目标区域的长边对目标区域进行二等分,得到初始划分小区;
第二判断子模块,用于判断初始划分小区中用户终端的总数量是否小于无人机基站可连接用户终端的数量;
中点和半径确定子模块,用于在初始划分小区中用户终端的总数量小于无人机基站可连接用户终端的数量时,以初始划分小区中距离最远的两个用户终端之间的距离的中点为小区中点,以小区中点至两个用户终端中任一用户终端之间的距离为小区半径;
触发子模块,用于在初始划分小区中用户终端的总数量大于无人机基站可连接用户终端的数量时,将初始划分小区作为目标区域,触发第一判断子模块执行判断目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值的动作。
具体的,第三计算模块403,包括:
上倾角计算子模块,用于获取预先存储的各小区的环境参数,并针对任一小区,通过以下公式
计算用户终端与该小区对应的无人机基站的上倾角θOPT,其中,a、b、A为环境参数,A=ηLOS-ηNLOS,ηLOS为视距信号因子,ηNLOS为非视距信号因子;
部署高度计算子模块,用于根据无人机基站的上倾角θOPT、该小区的小区半径r,通过公式
h=r·tan(θOPT)
计算该小区对应的无人机基站的部署高度h。
本发明实施例还提供了一种无人机基站部署的电子设备,如图5所示,为本发明实施例的一种无人机基站部署方法应用于电子设备的结构示意图,该电子设备可以包括处理器501、通信接口502、存储器503和通信总线504,其中,处理器501,通信接口502,存储器503通过通信总线504完成相互间的通信,
存储器503,用于存放计算机程序;
处理器501,用于执行存储器503上所存放的程序时,实现如下步骤:
获取目标区域用户终端的平均传输速率,并根据预先存储的无人机基站的最大传输速率,以及平均传输速率,计算无人机基站可连接用户终端的数量;
获取用户终端的总数量和目标区域面积,并根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心;
获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度;
针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站。
本发明实施例提供的一种无人机基站部署的电子设备,在对目标区域进行分区时,可以首先计算无人机基站可连接用户终端的数量,根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心,在计算无人机部署高度时,可以根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度,针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站,从而可以实现合理部署无人机基站,为目标区域提供更好的通信服务。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect,PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture,EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示,图中仅用一条粗线表示,但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口502用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM),也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory,NVM),例如至少一个磁盘存储器。可选的,存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等;还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质内存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行以下步骤:
获取目标区域用户终端的平均传输速率,并根据预先存储的无人机基站的最大传输速率,以及平均传输速率,计算无人机基站可连接用户终端的数量;
获取用户终端的总数量和目标区域面积,并根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心;
获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度;
针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站。
本发明实施例提供的一种无人机基站部署的计算机可读存储介质,在对目标区域进行分区时,可以首先计算无人机基站可连接用户终端的数量,根据无人机基站可连接用户终端的数量、用户终端的总数量、以及目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心,在计算无人机部署高度时,可以根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度,针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站,从而可以实现合理部署无人机基站,为目标区域提供更好的通信服务。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种无人机基站部署方法,其特征在于,所述方法包括:
获取目标区域用户终端的平均传输速率,并根据预先存储的无人机基站的最大传输速率,以及所述平均传输速率,计算所述无人机基站可连接用户终端的数量;
获取所述用户终端的总数量和所述目标区域面积,并根据所述无人机基站可连接用户终端的数量、所述用户终端的总数量、以及所述目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心;
获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度;
针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取所述用户终端的总数量和所述目标区域面积,包括:
获取所述用户终端的位置,统计与所述用户终端的位置对应的所述用户终端的总数量;
根据所述用户终端的位置,以所述目标区域中处于边缘位置的用户终端形成的面积为所述目标区域面积。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述无人机基站可连接用户终端的数量、所述用户终端的总数量、以及所述目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心,包括:
根据所述目标区域面积,计算所述目标区域的长宽比;
判断所述目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值;
在所述目标区域的长宽比小于所述预设长宽比阈值时,对所述目标区域进行四等分,得到初始划分小区,在所述目标区域的长宽比大于所述预设长宽比阈值时,以所述目标区域的长边对所述目标区域进行二等分,得到所述初始划分小区;
判断所述初始划分小区中用户终端的总数量是否小于所述无人机基站可连接用户终端的数量;
在所述初始划分小区中用户终端的总数量小于所述无人机基站可连接用户终端的数量时,以所述初始划分小区中距离最远的两个用户终端之间的距离的中点为小区中点,以所述小区中点至所述两个用户终端中任一用户终端之间的距离为小区半径;
在所述初始划分小区中用户终端的总数量大于所述无人机基站可连接用户终端的数量时,将所述初始划分小区作为所述目标区域,重复执行所述判断所述目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值的步骤。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度,包括:
获取预先存储的各小区的环境参数,并针对任一小区,通过以下公式
计算所述用户终端与该小区对应的无人机基站的上倾角θOPT,其中,所述a、b、A为环境参数,所述A=ηLOS-ηNLOS,所述ηLOS为视距信号因子,所述ηNLOS为非视距信号因子;
根据所述无人机基站的上倾角θOPT、该小区的小区半径r,通过公式
h=r·tan(θOPT)
计算该小区对应的无人机基站的部署高度h。
5.一种无人机基站部署装置,其特征在于,所述装置包括:
第一计算模块,用于获取目标区域用户终端的平均传输速率,并根据预先存储的无人机基站的最大传输速率,以及所述平均传输速率,计算所述无人机基站可连接用户终端的数量;
第二计算模块,用于获取所述用户终端的总数量和所述目标区域面积,并根据所述无人机基站可连接用户终端的数量、所述用户终端的总数量、以及所述目标区域面积,确定至少一个小区的小区半径和小区中心;
第三计算模块,用于获取预先存储的各小区的环境参数,并根据对应各小区的小区半径和环境参数,计算各小区对应的无人机基站部署高度;
部署模块,用于针对每个小区,以该小区的小区中心为无人机基站水平面位置,以该小区对应的无人机基站部署高度为无人机基站高度信息,部署该小区对应的无人机基站。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第二计算模块,包括:
统计子模块,用于获取所述用户终端的位置,统计与所述用户终端的位置对应的所述用户终端的总数量;
目标区域面积确定子模块,用于根据所述用户终端的位置,以所述目标区域中处于边缘位置的用户终端形成的面积为所述目标区域面积。
7.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第二计算模块,还包括:
长宽比计算子模块,用于根据所述目标区域面积,计算所述目标区域的长宽比;
第一判断子模块,用于判断所述目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值;
小区划分子模块,用于在所述目标区域的长宽比小于所述预设长宽比阈值时,对所述目标区域进行四等分,得到初始划分小区,在所述目标区域的长宽比大于所述预设长宽比阈值时,以所述目标区域的长边对所述目标区域进行二等分,得到所述初始划分小区;
第二判断子模块,用于判断所述初始划分小区中用户终端的总数量是否小于所述无人机基站可连接用户终端的数量;
中点和半径确定子模块,用于在所述初始划分小区中用户终端的总数量小于所述无人机基站可连接用户终端的数量时,以所述初始划分小区中距离最远的两个用户终端之间的距离的中点为小区中点,以所述小区中点至所述两个用户终端中任一用户终端之间的距离为小区半径;
触发子模块,用于在所述初始划分小区中用户终端的总数量大于所述无人机基站可连接用户终端的数量时,将所述初始划分小区作为所述目标区域,触发第一判断子模块执行所述判断所述目标区域的长宽比是否小于预设长宽比阈值的动作。
9.一种无人机基站部署的电子设备,其特征在于,包括处理器、通信接口、存储器和通信总线,其中,处理器,通信接口,存储器通过通信总线完成相互间的通信;
存储器,用于存放计算机程序;
处理器,用于执行存储器上所存放的程序时,实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
10.一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内存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
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