[發(fā)明專利]一種無人機(jī)對(duì)地通信傳播路徑隨機(jī)生滅的動(dòng)態(tài)模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110993635.6
• 申請(qǐng)日: 2021-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN113692010B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柏菲;朱秋明;龐明慧;仲偉志;陳小敏;毛開;田越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/06
• 分類號(hào): H04W24/06;H04B7/185
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發(fā)明公開了一種無人機(jī)對(duì)地通信傳播路徑隨機(jī)生滅的動(dòng)態(tài)模擬方法，屬于無線信息傳輸領(lǐng)域。該動(dòng)態(tài)模擬方法通過考慮無人機(jī)和接收機(jī)之間的移動(dòng)性、通信高度以及時(shí)變場(chǎng)景等因素，可有效模擬不同傳播路徑的動(dòng)態(tài)生滅過程。本發(fā)明無人機(jī)對(duì)地通信傳播路徑隨機(jī)生滅的動(dòng)態(tài)模擬方法具有操作簡(jiǎn)單、計(jì)算速度快的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線信息傳輸領(lǐng)域，具體地涉及一種無人機(jī)對(duì)地通信傳播路徑隨機(jī)生滅的動(dòng)態(tài)模擬方法。

背景技術(shù)

近年來，無人機(jī)因其在通信中繼、無線覆蓋和數(shù)據(jù)傳輸?shù)葘?shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中的低成本和高靈活性而廣受關(guān)注。無人機(jī)對(duì)地通信過程中，由于建筑物和地形地貌等因素，收發(fā)端之間的傳播路徑較為復(fù)雜，包括視距路徑、地面反射路徑以及散射路徑等。此外，由于無人機(jī)的大范圍快速移動(dòng)，散射體對(duì)傳播路徑的遮擋存在一定隨機(jī)性，導(dǎo)致傳播路徑并不是始終存在的，而是呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的隨機(jī)生滅現(xiàn)象。為了更好地實(shí)現(xiàn)無人機(jī)通信系統(tǒng)的性能評(píng)估和方案設(shè)計(jì)，需要對(duì)傳播路徑隨機(jī)生滅過程進(jìn)行精確建模和動(dòng)態(tài)模擬。

目前，關(guān)于無線信道傳播路徑動(dòng)態(tài)生滅的研究相對(duì)較少，大部分研究結(jié)果只適用傳統(tǒng)的地面通信，并未考慮收發(fā)端移動(dòng)以及通信高度的影響，不適用于無人機(jī)對(duì)地通信的場(chǎng)景。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種無人機(jī)對(duì)地通信傳播路徑隨機(jī)生滅的動(dòng)態(tài)模擬方法，該動(dòng)態(tài)模擬方法綜合考慮無人機(jī)和接收機(jī)之間的移動(dòng)性、通信高度以及時(shí)變場(chǎng)景等因素，可有效模擬不同傳播路徑的動(dòng)態(tài)生滅過程。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種無人機(jī)對(duì)地通信傳播路徑隨機(jī)生滅的動(dòng)態(tài)模擬方法，具體包括如下步驟：

(1)用戶設(shè)置無人機(jī)和接收機(jī)的位置以及通信狀態(tài)，具體包括如下參數(shù)：無人機(jī)對(duì)地通信場(chǎng)景的無人機(jī)速度v^TX(t)、無人機(jī)俯仰角θ^TX(t)、初始無人機(jī)高度h^TX(t₀)、接收機(jī)速度v^RX(t)、接收機(jī)俯仰角θ^RX(t)、初始接收機(jī)高度h^RX(t₀)、無人機(jī)與接收機(jī)間的初始通信距離d^RX(t₀)、持續(xù)時(shí)間T、采樣率f_s以及地面場(chǎng)景參數(shù)ψ∈{α,β,γ}，其中，α為建筑物面積占地面場(chǎng)景總面積的比例，β為單位面積內(nèi)建筑物的平均數(shù)量，γ為建筑物高度特征系數(shù)；

(2)根據(jù)無人機(jī)速度v^TX(t)、無人機(jī)俯仰角θ^TX(t)、初始無人機(jī)高度h^TX(t₀)計(jì)算任意時(shí)刻無人機(jī)的高度h^TX(t)，根據(jù)接收機(jī)速度v^RX(t)、接收機(jī)俯仰角θ^RX(t)、初始接收機(jī)高度h^RX(t₀)計(jì)算任意時(shí)刻接收機(jī)的高度h^RX(t)，并根據(jù)初始通信距離d^RX(t₀)以及無人機(jī)速度v^TX(t)、無人機(jī)俯仰角θ^TX(t)、接收機(jī)速度v^RX(t)、接收機(jī)俯仰角θ^RX(t)計(jì)算通信距離d^RX(t)；

(3)根據(jù)初始無人機(jī)高度h^TX(t₀)、初始通信距離d^RX(t₀)、初始接收機(jī)高度h^RX(t₀)、建筑物高度特征系數(shù)γ獲取初始時(shí)刻不同路徑的存在概率Pⁱ(t₀)，i∈{LoS，GS，SB}，LoS表示視距路徑，GS表示地面反射路徑，SB表示單跳散射路徑；