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专利号: 2019104868232
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:

1.一种面向无线中继的无人机航迹和信号发射功率联合优化方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:(1)基于源节点、目的节点和无人机的地理位置,建立无线信道模型;

(2)根据无人机的速度、加速度约束,链路传输速率约束,信号发射功率约束,和信息因果约束建立优化问题;

(3)对步骤2中建立的非凸优化问题进行求解,得到无人机的航迹规划和信号发射功率分配方案。

2.根据权利要求1所述的面向无线中继的无人机航迹和信号发射功率联合优化方法,其特征在于,所述步骤1中无线信道模型为:源节点和目的节点与无人机之间都为空对地信道,且通信链路由LoS链路占决定性影响,将无人机的总飞行时间T划分为N个时隙,在第n个时隙,无人机接收信号的速率为:其中ps[n]为源节点在第n个时隙的信号发射功率;hsu[n]为在第n个时隙的源节点与无人机之间的信道增益;σ2为无人机处噪声的方差;H为无人机飞行的高度;S为源节点的水平坐标位置;q[n]为无人机在第n个时隙的水平坐标位置;而 β0为一个常量,是用户到无人机距离为1米时的信道增益;

在第n个时隙,目的节点接收速率为:

其中pu[n]为无人机在第n个时隙的发射信号功率;hud[n]为在第n个时隙的无人机与目的节点之间的信道增益;D为目的节点的水平坐标位置。

3.根据权利要求2所述的面向无线中继的无人机航迹和信号发射功率联合优化方法,其特征在于,所述步骤2中约束条件包括:无人机飞行时速度满足||v[n]||≤Vmaxv[n]为无人机第n个时隙时的速度,Vmax表示它的最大可达速度;加速度满足||a[n]||≤amax,a[n]为无人机第n个时隙时的加速度,amax表示它的最大加速度;

目的节点所需传输速率满足 η为目的节点的门限速率;

无人机信号总发射功率 其中pu[n]为第n个时隙时无人机的信号发射功率,满足条件0≤pu[n]≤pumax,n=1,...,N,pumax为无人机最大发射功率;ps[n]为第n个时隙时源节点的信号发射功率,满足条件0≤ps[n]≤psmax,n=1,...,N,psmax为源节点最大发射功率;

无人机在第一时隙接收到源节点的发送信号,并在第二时隙将其转发给目的节点,根据信息因果约束:Rud[1]=0, 其中,Rud[i]为第i个时隙无人机的信号接收速率,Rsu[i]为第i个时隙目的节点的信号接收速率。

4.根据权利要求3所述的面向无线中继的无人机航迹和信号发射功率联合优化方法,其特征在于,所述步骤2建立的优化问题为:p1:

Pe为无人机推动功率, 其中c1与c2是常量,g是重

力加速度。

5.根据权利要求4所述的面向无线中继的无人机航迹和信号发射功率联合优化方法,其特征在于,所述步骤3包括:

3a)、给定航迹、信号发射功率和飞行状态的初始值,飞行状态包括无人机速度以及加速度;

3b)、针对步骤2的非凸优化问题建立相应的凸优化问题,更新航迹、发射功率和飞行状态,并将其作为新的初始值;

3c)、迭代执行步骤3b,直到算法收敛,将输出值作为航迹规划和信号发射功率分配方案。

6.根据权利要求5所述的面向无线中继的无人机航迹和信号发射功率联合优化方法,其特征在于,所述步骤3b使用连续凸近似方法将非凸优化问题转化为凸优化问题后进行求解。