【技术实现步骤摘要】
时效性保障的低能耗高动态空中网络覆盖方法
[0001]本专利技术属于无线通信
，更进一步涉及一种空中网络覆盖方法，可用于空中无线通信网络中的空中基站的高动态部署策略设计。
技术介绍
[0002]利用无人机搭载通信基站构成的空中基站由于其高动态性弥补了地面基站位置受限的缺点，所以空中基站能够更加灵活的部署在地面基站受限的地方以提供通信覆盖。但同时也带来了负载和能量受限的问题。此外，由于空中基站的覆盖范围具有局限性，使得网络中的用户在服务过程中并不连续，而不同的网络场景对服务过程中的时效性要求不同，所以如何在覆盖过程中保障用户服务时效性的同时降低网络能耗，对于空中网络在具体实际场景中的应用具有重要意义。
[0003]时效性主要从用户侧和网络侧两个方面来体现：从用户侧来说，时效性表示单用户得到服务的时间间隔长短，时效性越高，单用户得到服务的时间间隔越短，时效性越低，单用户得到服务的时间间隔越长；从网络侧来说，时效性表示当前网络下的所有用户得到的均匀程度，时效性越高，代表所有用户得到的服务越均匀，时效性越低，代表所有用户得到的服务次数的差距越大。
[0004]北京理工大学在其申请号为：202010340648.9的专利文献中公开了“一种集群无人机区域覆盖的空中基站网络部署方法”，该方法通过无人机不断的获取目标区域的信息量分布，并对目标区域的信息量进行评估，然后不断的更新无人机的位置，得到当前信息量分布下的最优部署方式，以实现对目标区域信息的动态覆盖。但是该方法的不足之处在于不适用于未知的网络环境以及动态...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种时效性保障的低能耗高动态空中网络覆盖方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在m个无人机上均搭载基站模块、微型处理器模块、收发台以及存储模块，构成m个空中基站；(2)从m个空中基站中任选出一个作为中心节点或在地面构建中心节点，并调试中心节点与空中基站之间的通信；(3)对中心节点初始化：(3a)在中心节点中初始化空中基站的状态动作矩阵，同时根据目标网络场景的时效性要求设置不同权重的用户侧时效保障因子α1和网络侧时效保障因子α2，并定义覆盖服务质量奖励函数：R
T
＝α1S
1T
+α2S
2T
+S
3T
,其中，S
1T
表示从用户侧得到的奖励大小；S
2T
表示从网络侧得到的奖励大小；S
3T
是奖励基础项，其表示空中基站在当前时隙进行服务得到的能效大小；(3b)设置最大学习次数λ，并设置当前学习次数为η＝0；(4)对空中基站的服务区域采用栅格法将其分割成N
×
N的栅格；(5)在栅格中初始化各空中基站的起始点；(6)中心节点与各个空中基站进行信息交互，并利用交互获取到的信息进行强化学习训练：(6a)各个空中基站将当前位置坐标以及当前时刻作为空中基站的当前状态信息发送给中心节点；(6b)中心节点根据各个空中基站的当前状态信息以及状态动作矩阵，采用ε
‑
greedy策略为空中基站选择下一步动作；(6c)空中基站执行所选择的动作，到达下一个栅格中心处并为位于该栅格内的用户进行数据服务，再将用户硬件地址等信息发送给中心节点；(6d)中心节点根据空中基站返回的信息通过覆盖服务质量奖励函数进行计算，获得相应的奖励；(6e)中心节点结合当前状态动作矩阵以及获得的奖励按照强化学习更新策略对状态动作矩阵进行更新；(7)判断所有用户的数据服务需求是否被满足:如果所有用户的数据服务需求得到满足，则本轮学习结束，当前学习次数η＝η+1，执行步骤(8)否则，所有用户的服务需求没有被满足，返回步骤(6)。(8)判断当前学习次数是否达到最大次数：如果是，则各空中基站按照状态动作矩阵对地面进行覆盖；否则，返回步骤(5)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(1)中构成空中基站的无人机及各模块结构如下：所述无人机，为旋翼无人机，其包括机身主体、动力装置、电源装置，存储装置及处理器；所述基站模块，包括基站控制器和基站收发台，用于对地面用户进行数据服务；所述微型处理器模块，用于计算调整空中基站的动态覆盖策略，及空中基站飞行轨迹
的控制；所述收发台，包括天线和通信模块，可用于无人机之间的数据传输，并通过回程接入地面核心网；所述存储模块，用于存储采集到的数据。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中在地面构建中心节点，是通过在地面部署一台接入核心网的处理器构建成中心节点,空中基站通过卫星或地面回程的方式接入核心网与中心节点进行通信。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(3a)中服务质量奖励函数所涉及的三种奖励，分别定义如下：S
2T
＝(STD(C
0T
‑1,C
...
【专利技术属性】
技术研发人员：盛敏，骆文磊，刘俊宇，李建东，史琰，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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