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专利号: 2024106350318
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:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于RSMA的多无人机辅助数据采集系统优化方法,其特征在于,所述多无人机辅助数据采集系统包括M个无人机和K个地面设备,M个无人机采用RSMA方式在带宽为B的单一频段中从K个地面设备收集数据,所述优化方法以下步骤:S1,构建多无人机辅助数据采集系统初始模型;

S2,设置迭代次数变量 ,迭代终止精度 ,给定多无人机初始化飞行轨迹 和地面设备初始化发射功率 ;

S3,在给定无人机飞行轨迹 和地面设备发射功率 的条件下,基于SCA方法优化多无人机辅助数据采集系统初始模型,获得最优的多无人机飞行轨迹 ,并且 作为下一次迭代的输入;

S4,在给定无人机飞行轨迹 和地面设备发射功率 的条件下,基于SCA方法优化多无人机辅助数据采集系统初始模型,获得最优的地面设备发射功率 ,并且 作为下一次迭代的输入;

S5,基于BCD方法将最优的多无人机飞行轨迹 和地面设备发射功率 代入S3,并更新迭代次数变量 ,重复S3到S4,直到多无人机辅助数据采集系统初始模型满足收敛条件  ,迭代终止,获得无人机辅助数据采集系统模型的最优解;

所述多无人机辅助数据采集系统初始模型为:

其中, , ; 为地面设备k在时隙n内

公有部分的发射功率, 为地面设备k在时隙n内私有部分的发射给无人机m的功率;

 为无人机m的飞行轨迹; 为无人机的飞行时间,N为无人机飞行时间划分的时隙数目;每个时隙的宽度 ;C1限制无人机在飞行时间T内从初始点 飞行至终点 ;C2限制无人机的最大飞行速度, 为在第n个时隙内无人机m在水平面上的投影坐标, 为在第n‑1个时隙内无人机m在水平面上的投影坐标, 为无人机的最大速度;C3限制无人机间的最小距离以防止发生碰撞, 为无人机之间最小距离;C4保证满足在无人机m上成功实现SIC操作, 为SIC解码灵敏度, 表示在无人机处的噪声;

C5限制每个地面设备的发射功率不大于最大发射功率, 为设备的最大发射功率;C6限制优化变量的可行范围;C7保证每个地面设备采集的数据量,满足最小要求,其中为设备的最小采集数据量;

目标函数 为:

其中, 为设备k在时隙n内的上传公有部分传输速率取值, 为设备k在时隙n内向无人机m上传公有部分的传输速率, 为设备k在时隙n内向无人机m上传私有部分的传输速率;B表示通信带宽,  表示为地面设备k在时隙n内于无人机m之间的信道增益,其中 表示参考距离为1m时的信道增益, 表示在无人机处的噪声。

2.根据权利要求1所述的基于RSMA的多无人机辅助数据采集系统优化方法,其特征在于,将无人机飞行时间离散化为N个时隙,在每个时隙中,K个地面设备将采集到的数据以时分多址方式上传到M个无人机。

3.基于RSMA的多无人机辅助数据采集系统优化单元,其特征在于,包括:模型构建模块:构建多无人机辅助数据采集系统初始模型;

初始参数给定模块:设置迭代次数变量 ,迭代终止精度 ,给定多无人机初始化飞行轨迹 和地面设备初始化发射功率 ;

第一次优化模块:在给定无人机飞行轨迹 和地面设备发射功率 的条件下,基于SCA方法优化多无人机辅助数据采集系统初始模型,获得最优的多无人机飞行轨迹 ,并且 作为下一次迭代的输入;

第二次优化模块:在给定无人机飞行轨迹 和地面设备发射功率 的条件下,基于SCA方法优化多无人机辅助数据采集系统初始模型,获得最优的地面设备发射功率 ,并且 作为下一次迭代的输入;

以及,迭代模块:基于BCD方法将最优的多无人机飞行轨迹 和地面设备发射功率代入第一次优化模块,并更新迭代次数变量 ,重复第一次优化模块到第二次优化模块,直到多无人机辅助数据采集系统初始模型满足收敛条件 ,迭代终止,获得多无人机辅助数据采集系统模型的最优解;

其中,所述多无人机辅助数据采集系统包括M个无人机和K个地面设备,M个无人机采用RSMA方式在带宽为B的单一频段中从K个地面设备收集数据;

所述多无人机辅助数据采集系统初始模型为:

其中, , ; 为地面设备k在时隙n内

公有部分的发射功率, 为地面设备k在时隙n内私有部分的发射给无人机m的功率;

 为无人机m的飞行轨迹; 为无人机的飞行时间,N为无人机飞行时间划分的时隙数目;每个时隙的宽度 ;C1限制无人机在飞行时间T内从初始点 飞行至终点 ;C2限制无人机的最大飞行速度, 为在第n个时隙内无人机m在水平面上的投影坐标, 为在第n‑1个时隙内无人机m在水平面上的投影坐标, 为无人机的最大速度;C3限制无人机间的最小距离以防止发生碰撞, 为无人机之间最小距离;C4保证满足在无人机m上成功实现SIC操作, 为SIC解码灵敏度, 表示在无人机处的噪声;

C5限制每个地面设备的发射功率不大于最大发射功率, 为设备的最大发射功率;C6限制优化变量的可行范围;C7保证每个地面设备采集的数据量,满足最小要求,其中为设备的最小采集数据量;

目标函数 为:

其中, 为设备k在时隙n内的上传公有部分传输速率取值, 为设备k在时隙n内向无人机m上传公有部分的传输速率, 为设备k在时隙n内向无人机m上传私有部分的传输速率;B表示通信带宽,  表示为地面设备k在时隙n内于无人机m之间的信道增益,其中 表示参考距离为1m时的信道增益, 表示在无人机处的噪声。

4.一种计算机存储介质,存储有可读程序,其特征在于,当程序运行时,能够执行权利要求1‑2任一项所述的基于RSMA的多无人机辅助数据采集系统优化方法。

5.一种电子设备,包括:处理器、存储器、通信接口和通信总线,所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信;

所述存储器用于存放至少一条可执行指令,所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1‑2中任一项所述的基于RSMA的多无人机辅助数据采集系统优化方法对应的操作。

6.一种计算机程序产品,包括计算机指令,所述计算机指令指示计算设备执行如权利要求1‑2中任一所述的基于RSMA的多无人机辅助数据采集系统优化方法对应的操作。