[發(fā)明專利]一種無人機對地面場景的非平穩(wěn)信道仿真方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110046598.8
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112865897B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邊際;叢赟平;張寶政;田瑞琪;田杰;喬靜萍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04B17/00;H04W24/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

1.一種無人機對地面場景的非平穩(wěn)信道仿真方法，其特征在于，包括：

預(yù)先設(shè)定相關(guān)配置參數(shù)；

根據(jù)無人機的初始位置建立無人機平滑旋轉(zhuǎn)移動模型；所述無人機平滑旋轉(zhuǎn)移動模型的基本原理是飛行器繞著位于與其運動方向垂直的直線上的一點飛行，直到它選擇另一個旋轉(zhuǎn)中心為止，所述無人機平滑旋轉(zhuǎn)移動模型的動力學(xué)函數(shù)表示如下：

a_xyt(t)＝0

其中，“·”表示一階導(dǎo)數(shù),a_xyt(t)和a_xyn(t)分別為飛機在t時刻的水平切向加速和向心加速；符號和是無人機的三維坐標對時間t的導(dǎo)數(shù)，v_x(t)，v_y(t)和v_z(t)分別為x、y、z軸上的速度分量；此外,φ(t)和ω(t)分別是飛機的航向方向和角速度，r(T_i)表示轉(zhuǎn)彎半徑；

以地面移動臺為圓心建立多重圓柱無人機信道模型；所述多重圓柱無人機信道模型僅考慮直射成分和非視距成分的一階散射，而對于非視距分量，多徑的離開角和到達角相互依賴，所述離開角和到達角間的相互關(guān)系具體表述如下：

其中，水平角α_R建模為此處，α_R∈[-π，π)，I₀(·)表示第一類零階修正貝塞爾函數(shù)，α_μ表示角度平均值，κ表示以α_μ為均值的角度擴展；仰角β_R建模為p(β_R)＝πcos[πβ_R/(2β_m)]/(4β_m)，此處，β_m表示仰角β_R的最大值；圓柱體的半徑R服從如下分布R^(l)表示第l層圓柱半徑，表示水平發(fā)送角，表示垂直發(fā)送角，表示水平到達角，表示垂直到達角；

基于無人機和地面移動臺的運動，根據(jù)無人機平滑旋轉(zhuǎn)移動模型和多重圓柱無人機信道模型的幾何關(guān)系更新模型的角度及時延參數(shù)，并基于時變的模型參數(shù)建立信道沖擊響應(yīng)函數(shù)，其中，信道沖擊響應(yīng)由視距成分和非視距成分相加得到；實現(xiàn)無人機對地面場景的非平穩(wěn)信道仿真。

2.如權(quán)利要求1所述的一種無人機對地面場景的非平穩(wěn)信道仿真方法，其特征在于，所述基于無人機和地面移動臺的運動更新模型參數(shù)，包括：信道模型使用無人機平滑旋轉(zhuǎn)移動模型描述無人機的飛行軌跡，并假設(shè)接收端在地面沿直線運動，根據(jù)無人機和地面移動臺的運動，通過模型的幾何關(guān)系可得到模型參數(shù)的時間演化。

3.如權(quán)利要求1所述的一種無人機對地面場景的非平穩(wěn)信道仿真方法，其特征在于，考慮到無人機的飛行軌跡對無人機信道的多普勒功率譜密度有顯著影響，利用信道模型的多普勒功率譜密度在不同時刻的距離來估計無人機信道的非平穩(wěn)性。

4.如權(quán)利要求1所述的一種無人機對地面場景的非平穩(wěn)信道仿真方法，其特征在于，所述配置參數(shù)包括：載波頻率，收發(fā)端水平距離，無人機高度，收發(fā)端移動速度以及天線配置。