CN110312265B - 无人机编队通信覆盖的功率分配方法及系统 - Google Patents

无人机编队通信覆盖的功率分配方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种无人机编队通信覆盖的功率分配方法及系统，包括：获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据；根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案。本发明实施例通过获取电磁地图上每个无人机和使用该无人机通信覆盖服务用户终端之间的大尺度信道衰落数据，并通过凸优化算法对大尺度信道衰落数据进行迭代处理，为无人机编队的通信覆盖服务进行最优功率分配，以使得用户终端获取更好的通信覆盖，从而提高无人机编队的通信覆盖服务质量。

Description

无人机编队通信覆盖的功率分配方法及系统
技术领域
本发明涉及无线网络通信技术领域，尤其涉及一种无人机编队通信覆盖的功率分配方法及系统。
背景技术
随着我国海洋生产总值的快速增长，宽带海域通信的需求不断增长。与现阶段的陆地蜂窝移动通信网络相比，无论是从服务质量还是服务范围来看，海域网络发展明显滞后。因此，急需发展海域通信覆盖新手段，实现海域通信的稳定性和高速性，以及对环境和用户的适应性。
现有主流的海域通信手段包括，54海里内的岸基近海覆盖技术以及200海里外的卫星远洋覆盖技术。岸基近海覆盖技术的难题，主要在于覆盖范围有限，基站海上建设成本高，难度大，并且岸边基站的通信覆盖范围，相对于广阔的海域实在有限，不足以覆盖近海外的用户。而卫星远洋覆盖技术，由于技术成本高，且存在卫星轨位紧张和资源有限等限制，同时对于船舶所搭载的天线要求高，导致无法低成本推广，难以适应广大海域用户。
因此，现在亟需一种无人机编队通信覆盖的功率分配方法及系统来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种无人机编队通信覆盖的功率分配方法及系统。
第一方面，本发明实施例提供了一种无人机编队通信覆盖的功率分配方法，包括：
获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据；
根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案。
进一步地，在所述获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据之前，所述方法还包括：
根据无人机编队中每个无人机在悬停服务时和对应用户终端的空间位置信息，获取每个无人机悬停服务时和对应用户终端之间的大尺度信道状态信息；
根据所述大尺度信道状态信息，构建无人机编队与用户终端之间的电磁地图。
进一步地，所述获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据，包括：
根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据Hkl，公式为：
Figure BDA0002104974330000021
其中，A表示第一环境参数，B表示第k个无人机在第l个用户终端悬停时的第二环境参数，a表示，e表示自然常数，θkl表示第k个无人机在第l个用户终端悬停服务时，第k个无人机与第l个用户终端之间垂直方向上偏移角度。
优选地，所述获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据，还包括：
根据所述电磁地图的场景信息，对第一环境参数和第二环境参数进行调整，以用于获取不同场景下每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据。
进一步地，在所述根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案之前，所述方法还包括：
根据用户终端的数量设置初始中间变量；
根据所述大尺度信道衰落数据和初始通信覆盖分配功率，对所述初始中间变量进行迭代，若满足预设条件，则得到目标中间变量。
进一步地，所述根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案，包括：
步骤S1，根据凸优化算法和目标中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行处理，获取每一个用户终端的各态历经容量；
步骤S2，根据所述各态历经容量，获取每一个用户终端对应无人机的通信覆盖分配功率；
步骤S3，根据所述大尺度信道衰落数据和所述通信覆盖分配功率，对所述目标中间变量进行迭代，并根据凸优化算法和迭代后的目标中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行处理，获取当前迭代下每一个用户终端的各态历经容量，以得到当前迭代下每一个用户终端对应无人机的通信覆盖分配功率，重复步骤S1至步骤S3，若迭代次数满足预设收敛条件，则得到最优各态历经容量对应的最优功率分配方案。
第二方面，本发明实施例提供了一种无人机编队通信覆盖的功率分配系统，包括：
电磁地图构建模块，用于获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据；
功率分配模块，用于根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案。
进一步地，所述系统还包括：
第一处理模块，用于根据无人机编队中每个无人机在悬停服务时和对应用户终端的空间位置信息，获取每个无人机悬停服务时和对应用户终端之间的大尺度信道状态信息；
第二处理模块，用于根据所述大尺度信道状态信息，构建无人机编队与用户终端之间的电磁地图。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所提供的方法的步骤。
本发明实施例提供的一种无人机编队通信覆盖的功率分配方法及系统，通过构建基于大尺度状态信息的电磁地图，获取电磁地图上每个无人机和使用该无人机通信覆盖服务用户终端之间的大尺度信道衰落数据，并通过凸优化算法对大尺度信道衰落数据进行迭代处理，在较短运算时间内，为无人机编队的通信覆盖服务进行最优功率分配，以使得用户终端获取更好的通信覆盖，从而提高无人机编队的通信覆盖服务质量。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明实施例提供的无人机编队通信覆盖的功率分配方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的无人机编队通信覆盖的功率分配系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的无人机-用户终端分布模型的示意图；
图4为本发明实施例提供的仿真实验的性能对比示意图；
图5为本发明实施例提供的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
在近海50-200海里内，船舶呈现时空稀疏分布，因此，将无人机通信覆盖推广至海域，具有实现价值以及可行性。从自然因素考虑，可以选用中远程固定翼无人机，其抗风能力能够保证飞机的远途飞行；从载荷能力上考虑，选用高载荷的无人机，能够搭载强穿透雷达设备；通讯设备方面，现有的天线定向传输和相控阵天线等手段有利于海域通信，并且这些技术也比较成熟。由于单无人机的通信功率和覆盖范围受限，在本发明实施例中，布置无人机编队在海域进行通信覆盖服务，通过对无人机的飞行轨迹以及通信功率分配进行合理规划，即多个无人机协同对用户终端进行通信资源的调度，从而衔接岸基通信和卫星通信，为特定海域的用户终端提供通信覆盖服务。在本发明实施例中，通过获取每个用户终端在所有时刻的总各态历经容量，从而得到其对应的无人机通信功率的分配方案，经过不断的迭代求解，最终得到无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案。
图1为本发明实施例提供的无人机编队通信覆盖的功率分配方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种无人机编队通信覆盖的功率分配方法，包括：
步骤101，获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据。
在本发明实施例中，通过构建电磁地图，记录用户终端和无人机之间的信道状态信息，由于小尺度信道状态信息变化较快，难以提前预测，因此，本发明实施例通过无人机在悬停服务时与使用该无人机通信覆盖服务的用户终端之间的位置信息，预测该无人机和用户终端之间的大尺度信道状态信息，并将位置信息和大尺度信道状态信息进行存储，从而构建得到电磁地图，当需要对无人机编队通信覆盖的功率进行分配时，可以进一步根据电磁地图中的位置信息和大尺度信道状态信息，计算得到两者之间的大尺度信道衰落数据。
步骤102，根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案。
在本发明实施例中，假设海域通信覆盖的无人机编队是由N个无人机组成，需要对L个用户终端进行悬停通信覆盖，即有L个不同的悬停位置，每次悬停时间为t，当无人机编队中第k个无人机为第l个用户终端进行通信覆盖时，第k个无人机为第l个用户终端发射信号的通信功率为Pkl，从而构成关于通信功率P的矩阵。在本发明实施例中，通过计算用户终端的各态历经容量，可以得到无人机编队中每个无人机的通信功率分配方案，然而直接计算每个用户终端在所有时刻的各态历经容量会导致计算难度大，甚至难以求取得到结果。因此，本发明实施例通过引入中间变量，并将各态历经容量的求解转换成凸优化问题进行迭代求解，当迭代次数满足预设的收敛条件时，则得到最优各态历经容量，从而得到在满足最优各态历经容量时，无人机编队中每个无人机通信覆盖的功率分配方案，即最优功率分配方案。
本发明实施例提供的一种无人机编队通信覆盖的功率分配方法，通过构建基于大尺度状态信息的电磁地图，获取电磁地图上每个无人机和使用该无人机通信覆盖服务用户终端之间的大尺度信道衰落数据，并通过凸优化算法对大尺度信道衰落数据进行迭代处理，在较短运算时间内，为无人机编队的通信覆盖服务进行最优功率分配，以使得用户终端获取更好的通信覆盖，从而提高无人机编队的通信覆盖服务质量。
在上述实施例的基础上，在所述获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据之前，所述方法还包括：
根据无人机编队中每个无人机在悬停服务时和对应用户终端的空间位置信息，获取每个无人机悬停服务时和对应用户终端之间的大尺度信道状态信息；
根据所述大尺度信道状态信息，构建无人机编队与用户终端之间的电磁地图。
在本发明实施例中，由于小尺度信道状态信息变化较快，难以提取预测，因此不需要获取完全信道状态信息，只需要根据无人机编队中每个无人机在悬停服务时和对应用户终端的空间位置信息，获取每个无人机悬停服务时和对应用户终端之间的大尺度信道状态信息，从而构建用于记录无人机和用户终端之间信道状态信息的电磁地图。
在上述实施例的基础上，所述获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据，包括：
根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据Hkl，公式为：
Figure BDA0002104974330000071
其中，A表示第一环境参数，B表示第k个无人机在第l个用户终端悬停时的第二环境参数，a和b表示环境相关参数，e表示自然常数，θkl表示第k个无人机在第l个用户终端悬停服务时，第k个无人机与第l个用户终端之间垂直方向上偏移角度。
在上述实施例的基础上，所述获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据，还包括：
根据所述电磁地图的场景信息，对第一环境参数和第二环境参数进行调整，以用于获取不同场景下每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据。
在本发明实施例中，电磁地图的场景信息用于区分使用通信覆盖服务的用户终端的所在环境，具体地，将场景信息分为海域场景和陆地场景，针对不同的场景，通过预设第一环境参数A和第二环境参数B的数值，从而获取相应场景下无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据Hkl。第一环境参数公式为：
A＝ηLOS-ηNLOS；
第二环境参数公式为：
Figure BDA0002104974330000081
其中，ηLOs表示视距参数，ηNLOS表示非视距参数，dkl表示第k个无人机在第l个用户终端悬停服务时和使用该无人机通信覆盖服务的用户终端之间的距离，f表示载波频率，c表示光速。需要说明的是，本发明实施例通过海域场景进行说明，相应地，对第一环境参数A、第二环境参数B以及环境相关参数进行预设，参数设置如下：
ηLOS＝0.1，ηNLos＝21，a＝5.0188，b＝0.3511，f＝2GHz；
通过上述实施例设置的参数，使得在海域场景环境下，基于电磁地图，获取每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据，从而实现无人机编队通信覆盖服务的功率分配。若场景环境为陆地环境，则对上述实施例中第一环境参数A、第二环境参数B以及环境相关参数进行相应设置。
在上述实施例的基础上，在所述根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案之前，所述方法还包括：
根据用户终端的数量设置初始中间变量；
根据所述大尺度信道衰落数据和初始通信覆盖分配功率，对所述初始中间变量进行迭代，若满足预设条件，则得到目标中间变量。
在本发明实施例中，首先将无人机编队中每个无人机按照1至N进行编号，并将需要悬停通信覆盖服务的用户终端安装1至L进行编号。然后，根据用户终端的数量，在本发明实施例中引入中间变量W1,W2,…,WL，设置中间变量的初始值
Figure BDA0002104974330000091
并设置满足迭代的预设条件∈＝1.0×10-6，在本发明实施例中，预先设置无人机编队中每个无人机悬停通信覆盖时的通信功率，将单个无人机对L个用户终端进行通信覆盖服务的平均功率定义为Pkl，即无人机编队中每个无人机对使用该无人机通信覆盖服务的用户终端分配的功率是相同的，从而将Pkl作为第一次迭代过程中的通信功率初始值，可通过公式
Figure BDA0002104974330000092
得到，以根据后续的功率优化分配步骤，在每一次迭代求解的过程中，对无人机的通信分配功率进行优化，从而得到最优功率分配方案，其中，E表示单个无人机的总通信能量限制。然后，根据下列迭代公式，对Wl进行迭代，中间变量迭代公式为：
Figure BDA0002104974330000093
其中，
Figure BDA0002104974330000094
表示第l个用户终端对应的第n次迭代中间变量，即本次迭代后中间变量的值，即得到目标中间变量；
Figure BDA0002104974330000095
表示第k个无人机在第l个用户终端进行悬停通信覆盖时，发射端产生的高斯白噪声；
Figure BDA0002104974330000096
表示上一次迭代中间变量的值。
进一步地，对中间变量进行n次迭代计算，当满足
Figure BDA0002104974330000097
时，则停止迭代，将第n次迭代得到的
Figure BDA0002104974330000098
作为后续步骤的目标中间变量Wl的值，以用于进行功率分配问题的求解。
在上述实施例的基础上，所述根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案，包括：
步骤S1，根据凸优化算法和目标中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行处理，获取每一个用户终端的各态历经容量；
步骤S2，根据所述各态历经容量，获取每一个用户终端对应无人机的通信覆盖分配功率；
步骤S3，根据所述大尺度信道衰落数据和所述通信覆盖分配功率，对所述目标中间变量进行迭代，并根据凸优化算法和迭代后的目标中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行处理，获取当前迭代下每一个用户终端的各态历经容量，以得到当前迭代下每一个用户终端对应无人机的通信覆盖分配功率，重复步骤S1至步骤S3，若迭代次数满足预设收敛条件，则得到最优各态历经容量对应的最优功率分配方案。
在本发明实施例中，通过凸优化算法，将功率分配这种非凸优化问题转换为凸优化问题进行求解，根据上述实施例得到的中间变量Wl，以及每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据，通过凸优化工具(例如CVX)，对每个用户终端在所有时刻的各态历经容量
Figure BDA0002104974330000101
进行凸优化问题的迭代求解，公式为：
Figure BDA0002104974330000102
Figure BDA0002104974330000103
Figure BDA0002104974330000104
k＝1,2,…,N,l＝1,2,…,L；
其中，Plimit表示单个无人机发射功率的最高限制，t表示每次悬停时间，在本发明实施例中，设置t＝1s。通过获取每个用户终端在所有时刻的各态历经容量
Figure BDA0002104974330000105
从而得到
Figure BDA0002104974330000106
对应无人机的通信覆盖分配功率，进一步得到无人机编队中每个无人机的通信功率分配矩阵P，也就是说，在每一次对
Figure BDA0002104974330000107
进行凸优化后，得到优化后的通信覆盖分配功率；然后将优化后的通信覆盖分配功率作为中间变量下一次迭代的Pkl值，通过中间变量迭代公式，获取下一次迭代的中间变量，并将该中间变量作为本次迭代的目标中间变量，再次通过凸优化算法，获取本次迭代后的各态历经容量
Figure BDA0002104974330000108
及其本次迭代后对应的通信覆盖分配功率。通过凸优化算法对
Figure BDA0002104974330000109
进行多次迭代，在满足预设的迭代次数之后，停止迭代，得到关于每个用户终端在所有时刻的各态历经容量
Figure BDA00021049743300001010
的最优解，从而得到无人机编队最优通信功率分配矩阵P，以用于获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案。
图2为本发明实施例提供的无人机编队通信覆盖的功率分配系统的结构示意图，如图2所示，本发明实施例提供了一种无人机编队通信覆盖的功率分配系统，包括电磁地图构建模块201和功率分配模块202，其中，电磁地图构建模块201用于获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据；功率分配模块202用于根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案。
在本发明实施例中，电磁地图构建模块201通过构建电磁地图，记录用户终端和无人机之间的信道状态信息，由于小尺度信道状态信息变化较快，难以提前预测，因此，电磁地图构建模块201通过无人机在悬停服务时与使用该无人机通信覆盖服务的用户终端之间的位置信息，预测该无人机和用户终端之间的大尺度信道状态信息，并将位置信息和大尺度信道状态信息进行存储，从而构建得到电磁地图，当需要对无人机编队通信覆盖的功率进行分配时，电磁地图构建模块201可以进一步根据电磁地图中的位置信息和大尺度信道状态信息，计算得到两者之间的大尺度信道衰落数据。然后，功率分配模块202通过中间变量，将各态历经容量的求解转换成凸优化问题进行迭代求解，当迭代次数满足预设的收敛条件时，则得到最优各态历经容量，从而得到在满足最优各态历经容量时，无人机编队中每个无人机通信覆盖的功率分配方案，即最优功率分配方案。
图3为本发明实施例提供的无人机-用户终端分布模型的示意图，可参考图3所示，在本发明实施例中，通过仿真实验进行说明，包括有N＝4个无人机组成的无人机编队，以及L＝3个用户终端，根据需要提供通信覆盖服务的用户终端数量可知，无人机编队需要在L＝3个悬停位置进行悬停通信覆盖。其中，用户终端的位置是随机设置的，并根据无人机编队的无人机数量，将无人机标定构型设置为正方形规则分布，载波频率为2GHz，无人机飞行高度H＝150m，噪声功率为-107dBm，设置每个无人机的悬停时间t＝1s，每个无人机的总能量限制为E，发射功率Plimit＝1W。图4为本发明实施例提供的仿真实验的性能对比示意图，可参考图4所示，在本发明实施例中，对每个无人机总通信能量限制从1J到100J区间进行仿真，得到各个总能量限制下的所有用户总各态历经容量，其中，和本发明实施例进行对比的方法，采用平均功率平均分配的方法，得到通信功率分配结果。由图4中仿真结果可以看出，本发明实施例在每个单无人机总能量限制下，用户终端总各态历经容量都有较好的性能结果，与平均功率平均分配的方法进行性能对比，本发明实施例的性能明显更优。同时在仿真中发现，在同一拓扑结构中的不同能量限制下，当总能量限制约束条件越来越弱(总能量越来越大)时，功率分配算法逐渐坍塌，此时与平均分配方案性能基本一致，说明了本发明实施例的正确性和鲁棒性。
本发明实施例提供的一种无人机编队通信覆盖的功率分配，通过构建基于大尺度状态信息的电磁地图，获取电磁地图上每个无人机和使用该无人机通信覆盖服务用户终端之间的大尺度信道衰落数据，并通过凸优化算法对大尺度信道衰落数据进行迭代处理，在较短运算时间内，为无人机编队的通信覆盖服务进行最优功率分配，以使得用户终端获取更好的通信覆盖，从而提高无人机编队的通信覆盖服务质量。
在上述实施例的基础上，所述系统还包括第一处理模块和第二处理模块，其中，第一处理模块用于根据无人机编队中每个无人机在悬停服务时和对应用户终端的空间位置信息，获取每个无人机悬停服务时和对应用户终端之间的大尺度信道状态信息；第二处理模块用于根据所述大尺度信道状态信息，构建无人机编队与用户终端之间的电磁地图。
本发明实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
图5为本发明实施例提供的电子设备结构示意图，参照图5，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)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。处理器501可以调用存储器503中的逻辑指令，以执行如下方法：获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据；根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案。
此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的无人机编队通信覆盖的功率分配方法，例如包括：获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据；根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种无人机编队通信覆盖的功率分配方法，其特征在于，包括：
获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据；
根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案；
所述获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据，包括：
根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据Hkl，公式为：
Figure FDA0002772531510000011
其中，A表示第一环境参数，Bkl表示第k个无人机在第l个用户终端悬停时的第二环境参数，a和b表示环境相关参数，e表示自然常数，θkl表示第k个无人机在第l个用户终端悬停服务时，第k个无人机与第l个用户终端之间垂直方向上偏移角度；
在所述根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案之前，所述方法还包括：
根据用户终端的数量设置初始中间变量；
根据所述大尺度信道衰落数据和初始通信覆盖分配功率，对所述初始中间变量进行迭代，若满足预设条件，则得到目标中间变量；
所述根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案，包括：
步骤S1，根据凸优化算法和目标中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行处理，获取每一个用户终端的各态历经容量；
步骤S2，根据所述各态历经容量，获取每一个用户终端对应无人机的通信覆盖分配功率；
步骤S3，根据所述大尺度信道衰落数据和所述通信覆盖分配功率，对所述目标中间变量进行迭代，并根据凸优化算法和迭代后的目标中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行处理，获取当前迭代下每一个用户终端的各态历经容量，以得到当前迭代下每一个用户终端对应无人机的通信覆盖分配功率，重复步骤S1至步骤S3，若迭代次数满足预设收敛条件，则得到最优各态历经容量对应的最优功率分配方案。
2.根据权利要求1所述的无人机编队通信覆盖的功率分配方法，其特征在于，在所述获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据之前，所述方法还包括：
根据无人机编队中每个无人机在悬停服务时和对应用户终端的空间位置信息，获取每个无人机悬停服务时和对应用户终端之间的大尺度信道状态信息；
根据所述大尺度信道状态信息，构建无人机编队与用户终端之间的电磁地图。
3.根据权利要求1所述的无人机编队通信覆盖的功率分配方法，其特征在于，所述获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据，还包括：
根据所述电磁地图的场景信息，对第一环境参数和第二环境参数进行调整，以用于获取不同场景下每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据。
4.一种无人机编队通信覆盖的功率分配系统，其特征在于，包括：
电磁地图构建模块，用于获取无人机编队与用户终端之间的电磁地图，以根据所述电磁地图得到每个无人机在悬停服务时与对应用户终端之间的大尺度信道衰落数据；
功率分配模块，用于根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案；
所述功率分配模块还用于：
根据用户终端的数量设置初始中间变量；
根据所述大尺度信道衰落数据和初始通信覆盖分配功率，对所述初始中间变量进行迭代，若满足预设条件，则得到目标中间变量；
所述根据凸优化算法和中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行迭代处理，若迭代结果满足收敛条件时，获取无人机编队通信覆盖的最优功率分配方案，包括：
步骤S1，根据凸优化算法和目标中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行处理，获取每一个用户终端的各态历经容量；
步骤S2，根据所述各态历经容量，获取每一个用户终端对应无人机的通信覆盖分配功率；
步骤S3，根据所述大尺度信道衰落数据和所述通信覆盖分配功率，对所述目标中间变量进行迭代，并根据凸优化算法和迭代后的目标中间变量，对所述大尺度信道衰落数据进行处理，获取当前迭代下每一个用户终端的各态历经容量，以得到当前迭代下每一个用户终端对应无人机的通信覆盖分配功率，重复步骤S1至步骤S3，若迭代次数满足预设收敛条件，则得到最优各态历经容量对应的最优功率分配方案。
5.根据权利要求4所述的无人机编队通信覆盖的功率分配系统，其特征在于，所述系统还包括：
第一处理模块，用于根据无人机编队中每个无人机在悬停服务时和对应用户终端的空间位置信息，获取每个无人机悬停服务时和对应用户终端之间的大尺度信道状态信息；
第二处理模块，用于根据所述大尺度信道状态信息，构建无人机编队与用户终端之间的电磁地图。
6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述无人机编队通信覆盖的功率分配方法的步骤。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述无人机编队通信覆盖的功率分配方法的步骤。
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