[發明專利]能效優先的智能反射面輔助無人機通信抗干擾魯棒設計方法

在審

• 申請號: 202211560752.4
• 申請日: 2022-12-07
• 公開（公告）號: CN115884093A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 楊文東;姬智;管新榮;樂超;楊煒偉;吳丹;石會
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04W4/029
• 分類號: H04W4/029;H04W4/40;H04W52/02;H04W72/541
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 劉一霖

1.能效優先的智能反射面輔助無人機通信抗干擾魯棒設計方法，其特征在于：包括以下具體步驟：

S1、獲取全局信道狀態信息：由于無人機的高海拔與高視距鏈路特性，無人機通信的信道以視距信道為主，又因為智能反射面靈活部署的特性，經由智能反射面的信道同樣可以視為視距鏈路；

S2、確定無人機能耗模型并建立優化問題：建立旋轉翼無人機的能量消耗模型，干擾位置的預測模型，獲得干擾節點的大致位置，同時，計算無人機在飛行周期內的總吞吐量，在干擾位置不精確條件下，聯合地面節點發射功率、智能反射面波束賦形和無人機軌跡的約束，建立能效最大化問題；

S3、給定地面節點發射功率、智能反射面波束賦形與無人機軌跡，求得最大化能效的最小下限時的干擾節點位置；

S4、優化地面節點的發射功率：在給定智能反射面的反射系數和無人機軌跡條件下，優化地面節點在不精確干擾位置條件下的發射功率；

S5、優化智能反射面反射系數：在給定地面節點的發射功率和無人機軌跡條件下，魯棒地設計智能反射面在不精確干擾下的反射系數；

S6、優化無人機軌跡：在給定地面節點發射功率和智能反射面反射系數的條件下，魯棒地設計無人機在不精確干擾下的軌跡；

S7、迭代優化，直到無人機能效收斂：通過重復步驟3、4、5、6，不斷地迭代，提升無人機的能效，最終得到無人機能效最大化的最優解。

2.根據權利要求1所述的能效優先的智能反射面輔助無人機通信抗干擾魯棒設計方法，其特征在于：所述S1中用時間離散的方法處理無人機的飛行軌跡，周期飛行持續時間一般被離散為多個短時隙，并且移動無人機在每個時隙中近似地假設為靜止。

3.根據權利要求1所述的能效優先的智能反射面輔助無人機通信抗干擾魯棒設計方法，其特征在于：所述S1中采用路徑離散的方法，將連續的時間變量離散成N等分準靜態時隙T＝NΔt，其中Δt為一個時隙的長度，同時，智能反射面配備了M反射單元組成均勻線性陣列和智能調整每個元件的相移控制器，設為第n時隙時智能反射面的對角相移矩陣，智能反射面部署于x-z平面。

4.根據權利要求1所述的能效優先的智能反射面輔助無人機通信抗干擾魯棒設計方法，其特征在于：所述S1中用h_gu，h_mu，h_ru，h_gr和h_mr表示地面節點到無人機、干擾節點到無人機、智能反射面到無人機、地面節點到智能反射面和干擾節點到智能反射面的信道。

5.根據權利要求1所述的能效優先的智能反射面輔助無人機通信抗干擾魯棒設計方法，其特征在于：所述S2中建立旋轉翼無人機的能量消耗模型，干擾位置的預測模型，獲得干擾節點的大致位置，同時，計算無人機在飛行周期內的總吞吐量，在干擾位置不精確條件下，聯合地面節點發射功率、智能反射面波束賦形和無人機軌跡的約束，建立能效最大化問題；

旋轉翼無人機的能耗通常包含兩個部分，即與通信相關的能耗和維持無人機飛行的能耗，值得注意的是，相對于飛行能耗，無人機用來通信的能耗要小的多。