浙江工業大學裴植獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉浙江工業大學申請的專利一種用于無人機通訊5G基站選址優化模型及其求解算法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115130257B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210609846.X,技術領域涉及:G06F30/18;該發明授權一種用于無人機通訊5G基站選址優化模型及其求解算法是由裴植;翁克彪;陳勇;王成;易文超;張文珠設計研發完成,并于2022-05-31向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種用于無人機通訊5G基站選址優化模型及其求解算法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種用于無人機通訊5G基站選址優化模型及其求解算法,模型的建立過程包括,對無人機通訊中的狀態參數及變量進行定義,確定優化模型的目標函數,需滿足一定的約束條件。設立用于無人機通訊5G基站選址優化模型的求解算法,包括設計啟發式算法1和2染色體特征、設計適應度函數、啟發式算法1中染色體變異操作、啟發式算法2中鄰域產生操作、次優解接收機制等過程。本發明將無人機通訊5G基站選址問題建模為一個混合整數非線性規劃問題,設計了高效的求解算法進行求解。本發明還考慮了地面用戶的通訊保證,將地面用戶結合到模型中,在5G基站選址中結合無人機通訊需求和地面用戶的通訊需求。
本發明授權一種用于無人機通訊5G基站選址優化模型及其求解算法在權利要求書中公布了:1.一種用于無人機通訊5G基站選址優化模型,其特征在于用于無人機通訊5G基站選址優化的模型的建立,包括以下過程: 1對無人機通訊中的狀態參數以及變量進行定義,參數符號定義如下: M={L1,L2,…,Lm}:無人機飛行航線集合; M'={1,2,…,g}:地面用戶通訊需求集合; Lm={1,2,..,n}:航線Lm上的通訊需求點集合; N={1,2,…,n}:候選基站位置集合; fi:無人機通訊需求點i通訊需求bitss; gi:地面用戶i的通訊需求bitss; β:通訊信號質量保障閾值; γ:基站建設總投入成本; αl:無人機飛行航線l需求點覆蓋閾值; αg:地面用戶通訊覆蓋閾值; 無人機航線l上的需求點i的通訊功率; ph:地面用戶h的通訊功率; T:通訊時延保證閾值; W4G:4G通訊基站允許帶寬; W5G:5G通訊基站允許帶寬; N0:環境噪聲功率; CTqGG1:通訊基站處理隊列平均等待時長; 在候選位置j建設k類型基站的成本投入; ri:需求點i被服務后的通訊服務收益; 無人機飛行航線l上的通訊需求點i被基站j所服務; 在候選位置j處建設k類型的基站; zhj=1:地面用戶h被基站j所服務; 變量類型約束如下: 2確定優化模型的目標函數: 建模中設定的目標函數的含義為最大化需求服務后產生的收益,其中需求被滿足后產生的收益主要包括兩個部分,第一部分是無人機航線的通訊需求集合,每一架無人機的航線上都會產生n個通訊需求點,其中每一個通訊需求點都會存在一個大小為fi的通訊需求,單位是bitss;第二部分是地面用戶的通訊需求集合,每一個地面用戶h都會同樣存在一個通訊需求gh,單位同樣采用bitss;由此,無人機通訊5G基站選址建模中的目標函數具體表達式如式1所示: 上述目標函數為最大化需求被服務后產生的收益; 3確定約束條件,包括以下約束過程 1、對無人機和基站之間的通訊設定基本約束,其中每一個基站候選位置只能建設一種類型的基站,只有建設基站后才能提供通訊服務; 2、對地面用戶和基站之間的通訊設定基本約束; 3、無人機的通訊請求數據以及地面用戶的通訊請求數據到達基站后進行排隊等待處理,設定基站的服務規則為先進先服務FIFO模式,并設定對無人機和地面用戶排隊的時延約束條件; 4、對無人機和地面用戶和基站之間的通訊質量均進行約束; 5、基站的傳輸帶寬被無人機航線需求點和地面用戶同時使用,由于基站的最大通訊帶寬不變,因此對基站的并發通訊請求進行約束,即是對于4G基站上的5G通訊設備的帶寬約束,以及對單獨建設的5G基站的帶寬約束; 6、對于巡檢作業的無人機,每一條航線能進行有效運行的前提是每一條航線上的需求點必須滿足一個最低的覆蓋閾值,同樣對于地面用戶也需要保障最低的覆蓋閾值,因此對無人機的每一條航線的最低需求點覆蓋率約束,以及對地面用戶的最低需求點覆蓋率約束; 7、對總的基站投入成本約束; 8、在基站側排隊約束中,設定基站的排隊模型、基站的利用率、基站的到達率和基站的服務速率的約束條件。
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