基于应用场景特征描述的无人机基站飞行高度部署
信息技术与网络安全
谭诗翰，金凤林，顿聪颖
(陆军工程大学 指挥控制工程学院，江苏 南京210007)
摘要： 由于无人机基站在不同应用场景下，所处的地理环境、用户分布、用户需求和所希望提升的性能需求不同，需要根据不同应用场景的特征对无人机基站进行部署。基于无人机基站的典型应用场景，构建两个具有代表性的无人机基站应用场景模型，并对应用场景模型特征进行抽象描述。分别构建了两个应用场景的空地通信传输模型。在此基础上，给出了最大化传输速率以及最大化无人机覆盖范围的无人机基站最优飞行高度的数学计算模型。最后，对不同场景下无人机基站最优飞行高度的影响因素和变化趋势进行了分析。
中图分类号： TN92
文献标识码： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.08.012
引用格式： 谭诗翰，金凤林，顿聪颖. 基于应用场景特征描述的无人机基站飞行高度部署[J].信息技术与网络安全，2021，40(8)：71-77，83.
文献标识码： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.08.012
引用格式： 谭诗翰，金凤林，顿聪颖. 基于应用场景特征描述的无人机基站飞行高度部署[J].信息技术与网络安全，2021，40(8)：71-77，83.
Flight altitude deployment of UAV base station based on application scenario features description
Tan Shihan，Jin Fenglin，Dun Congying
(Command and Control Engineering College，Army Engineering University of PLA，Nanjing 210007，China)
Abstract： Due to the different geographic environment, user distribution, user requirements and performance requirements of Unmanned Aerial Vehicle(UAV) base stations in different application scenarios, it is necessary to deploy UAV base stations according to the characteristics of different application scenarios. Based on the typical application scenarios of UAV base station, two representative UAV base station application scenario models are constructed, and the features of the application scenario models are described abstractly. The air ground communication transmission models of two application scenarios are constructed respectively. On this basis, the mathematical calculation model of the optimal flight height of UAV base station is given to maximize the transmission rate and the coverage of UAV. Finally, the influencing factors and changing trends of UAV base station optimal flight altitude in different scenarios are analyzed.
Key words : Unmanned Aerial Vehicle(UAV)；UAV base station；air-to-ground communication；flight altitude；radio propagation
0 引言
近些年，随着无线通信技术的广泛应用和用户需求的逐步增加，地面通信系统在一些特殊情况下的局限性日益凸显。与此同时，将无人机作为飞行基站，作为地面通信系统的补充，可以有效弥补地面通信系统在灵活性和覆盖范围上的不足，受到了广泛的关注[1]。未来，无人机基站的应用将可能是非常广泛的。例如，无人机基站在热点地区(如体育场、露天音乐会等)流量需求激增环境下，可以用于增强网络容量和覆盖范围；在基础设施受到损害的紧急情况(如自然灾害)下，无人机基站可以用于快速恢复通信；在一些建设完整的蜂窝网基础设施非常昂贵的边远地区，可以通过部署无人机，减少对信号塔和电缆的需要，降低网络建设成本。但是，无人机基站的部署也面临着许多难点。首先，无人机基站的可用带宽和机载能量有限，需要合理分配无人机基站的资源；此外，与地面网络系统不同，无人机基站可以在3D平面上灵活部署，在不同的应用场景下，需要根据实际情况，对无人机基站进行部署。
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作者信息：
谭诗翰，金凤林，顿聪颖
(陆军工程大学 指挥控制工程学院，江苏 南京210007)
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