基于无人机辅助的V2I无线传输系统性能优化.docx
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2021-09-20
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摘要
在 应 急 通 信 中 ， 无 人 机 的 应 用 越 来 越 广 泛 ， 提 出 了 一 种 无 人 机 辅 助 的
V2I（vehicle to infrastructure）车载通信技术。由于通信距离、地形遮挡等
原因，地面的车辆与基站可能无法实现直接通信，此时无人机可被用作通信中
继。在通信过程中，为了满足地面车辆通信的公平性需求，基于地面移动车辆
的位置坐标，选定一个小于相干时间的时间间隔，计算车辆在每个时间间隔的
传输速率，并将最大化最小传输速率作为优化目标。为解决此问题，提出将整
个通信过程离散化，先计算在每个时间间隔范围内使最小传输速率最大化的无
人机飞行轨迹，从而得到整个通信过程的无人机飞行路径。仿真表明，通过对
无人机进行路径规划，车辆的信息传输速率明显优于无人机位置固定情况下的
传输速率。
关键词：‹无人机中继‹;V2I;路径规划‹;传输速率
Abstract
In the emergency communication,UAVs (unmanned aerial vehicle) are
used more and more widely,and a V2I (vehicle to infrastructure) vehicle
communication technology based on UAV was proposed.Because of the
communication distance and the shelter of the terrain,the ground vehicle
and the base station may not connect directly.At this time,the UAV can
be used as communication relay.In the process of communication,in
order to meet the fairness of ground vehicle communication,a time
interval less than the coherence time was selected based on the
coordinates of moving ground vehicles,the transmission rate between
vehicles in each time interval are calculated to maximize the minimum
transmission rate as the optimization goal.In order to solve this
problem,the entire communication process was dispersed.First,UAV flight
trajectory to maximize the minimum transmission rate at each time
interval within the range of the UAV flight path was calculated to get the
whole communication process trajectory.Simulation results show that
through the path planning of UAV,the information transmission rate of the
vehicle is obviously better than the transmission rate under the fixed
position of UAV.
Keywords ： ‹UAV-based relay;V2I;trajectory
optimization;transmission rate
1 引言
目前，无人机（UAV,unmanned aerial vehicle）因其移动性强、方便部署
等特点，在越来越多的领域有了广泛的应用，如通信、农业、实时监控、灾区
重建等
[1
]
。其中，无人机在无线通信领域中的应用受到了很大的关注，尤其是在
缺少地面基础通信设施覆盖的区域，以及由于自然灾害导致地面基础通信设施
损毁从而影响正常通信的地区。对于车联网，其旨在使交通更安全、更高效 ，
V2I 是车联网中重要的组成部分。V2I 通信允许车辆在行驶的过程中与路边基础
设施进行数据交换，从而获得所处区域乃至整个地区的交通信息，在信息总体
整合的基础上对每个终端提供相应的驾驶指导和预警服务，所以 V2I 在支持业
务的种类方面具有很大的优势，V2I 通信也一直是智能交通的重点研究领域
[2
]
。
目前，V2I 通信主要应用于实时的信息服务、车辆的运行监控、电子收费的管理
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