[發明專利]多基站多激光發射器的激光供能無人機無線通信方法

有效

• 申請號: 201910310376.5
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110113106B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 車越嶺;歐陽頡;伍楷舜
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/80;H04B7/185
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種多基站多激光發射器的激光供能無人機無線通信方法，通過聯合優化無人機的軌跡、相關的速度、傳輸功率及其傳輸模式，實現了在多個激光發射器和多個基站情況下，滿足激光能量約束條件時，最大化無人機與每個地面基站的下行鏈路通信的最小吞吐量，滿足系統的通信要求。

技術領域

本發明涉及無人機通信技術領域，更具體的說是涉及一種多基站多激光發射器的激光供能無人機無線通信方法。

背景技術

無人機作為輔助通信在提高地面無線通信范圍和網絡容量有著很大的幫助。提高有效可靠的通信才能促進無人機的廣泛應用和普及。然而，續航時間短是無人機的通病。沒有足夠的續航能力，也就意味著執行任務會受到很大限制，發揮不了最大優勢。為了解決這一問題，現有技術中提出了使用激光為無人機進行充電的同時無人機與下行鏈路基站進行通信，無人機不需返回基站或者固定位置的充電臺，可在執行任務過程中也就是飛行中邊獲取能量。

因此，如何在多個激光發射器和多個基站情況下，滿足激光能量約束條件時，最大化無人機與每個地面基站的下行鏈路通信的最小吞吐量，以滿足該系統的通信性能要求是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種多基站多激光發射器的激光供能無人機無線通信方法，實現了在多個激光發射器和多個基站情況下，滿足激光能量約束條件時，最大化無人機與每個地面基站的下行鏈路通信的最小吞吐量，滿足系統的通信要求。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多基站多激光發射器的激光供能無人機無線通信方法，適用于多基站多激光發射器的激光供能無人機無線通信系統，所述無人機無線通信系統包括：無人機，K個地面基站和M個地面激光發射器；無人機從地面激光發射器發射的激光波束中獲取能量，并且與地面基站在射頻段進行通信，其中，M≥1，K≥1；

S1：基于上述的多基站多激光發射器的激光供能無人機無線通信系統，對無人機進行下行鏈路通信時，最大化所有K個地面基站的最小吞吐量的問題建立優化目標P2：

s.t.q(0)＝q₀，

q(T)＝q_F，

P_d(p_k(t)，ρ_k(t))+P_f(q(t))≤P_h(q(t))

其中，q₀和q_F分別是無人機的初始位置和最終位置，V_max是無人機飛行的最大速度，q(t)為無人機軌跡，p_k(t)為下行鏈路傳輸功率，ρ_k(t)為傳輸模式，u_k＝{x_k，y_k}為地面基站的水平位置坐標；H為無人機離地面的飛行高度，為定值，且H大于0；P_d為無人機在T上的下行鏈路通信的總能量消耗；P_f為無人機在整個時間范圍T內的向前飛行動力能耗；P_h為無人機在T時間段從所有激光發射器上獲取的總能量；γ為信噪比；

S2：利用聯合優化迭代方法對優化目標P2進行求解，得到無人機飛行軌跡和功率分配值。

優選的，步驟S2具體包括：

S21：將優化目標離散化，得到離散化后的優化目標P2’；