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专利号: 2019102024840
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种推动功率受限的无人机基站带宽和轨迹联合优化方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S10、根据用户和无人机的地理位置以及空对地无线信道模型,建立信道衰落模型和相应的系统模型;

S20、根据无人机移动位置、推动功率以及带宽约束建立非凸优化问题,该优化问题的目标为最大化系统中各用户的最小平均速率;

S30、对上述非凸优化问题进行求解,得到无人机最佳的路径规划和带宽分配方案。

2.根据权利要求1所述的一种推动功率受限的无人机基站带宽和轨迹联合优化方法,其特征在于,所述步骤S10中系统模型为:用户通过FDMA技术接入无人机通信系统,用户n在每一个时隙的可达速率为:其中,Bn[m]是在第m个时隙时无人机给用户n分配的带宽大小;p表示无人机在每个时隙给每个用户的发射功率;gn[m]是第m个时隙无人机与用户n之间的信道功率增益;σ2是地面用户接收到的噪声功率谱密度。

3.根据权利要求2所述的一种推动功率受限的无人机基站带宽和轨迹联合优化方法,其特征在于,所述信道功率增益表达式为:其中,H为无人机的飞行高度;q[m]是无人机在第m个时隙的位置;β0表示相对距离d0=1时的功率增益;wn表示用户n的坐标。

4.根据权利要求2所述的一种推动功率受限的无人机基站带宽和轨迹联合优化方法,其特征在于,所述步骤S20中优化问题形式如下:v[m+1]=v[m]+a[m]δ,m=0,...,M,   (1.5)q[0]=q0,q[M]=qF,   (1.6)

v[0]=v0,v[M]=vF,   (1.7)

Vmin≤||v[m]||≤Vmax,m=0,...,M,   (1.8)||a[m]||≤amax,m=0,...,M,   (1.9)

其中,max表示最大化,min表示取最小值;s.t.表示约束条件;δ表示时隙的大小;(1.1)为带宽分配应满足的约束,B表示总带宽;(1.2)表示最小带宽约束;(1.3)表示推动功率约束,c1和c2是与无人机重量、机翼面积、空气密度相关的两个参数;v[m]表示第m个时隙无人机的速度;a[m]表示第m个时隙无人机的加速度;g表示重力加速度,P表示总推动功率;q[m]表示第m个时隙无人机的位置;(1.4)和(1.5)分别表示轨迹约束和速度约束;(1.6)和(1.7)分别表示无人机在起点和终点时的位置和速度;(1.8)中的Vmin为无人机保持飞行状态的最小值,Vmax表示无人机在飞行的过程中最大速度;(1.9)中的amax表示其飞行过程中最大加速度。

5.根据权利要求1所述的一种推动功率受限的无人机基站带宽和轨迹联合优化方法,其特征在于,所述步骤S30包括以下步骤:步骤a)、给定初始轨迹和飞行状态,飞行状态包括无人机速度以及加速度,将非凸优化问题转化成凸优化问题,并利用内点法解得最优带宽分配;

步骤b)、根据步骤a优化得到的最优带宽分配,利用SCA算法迭代优化无人机轨迹和飞行速度,直到算法收敛或达到最大迭代次数,同时将所得轨迹和飞行状态赋值给步骤a中的相应值;

步骤c)、基于BCD方法迭代执行步骤a和步骤b,直到收敛或达到最大迭代次数。