【技术实现步骤摘要】
一种基于无线电地图的无人机轨迹设计和功率分配方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及无人机通信中基于无线电地图来实现无人机通信系统吞吐量最大化和干扰控制的无人机轨迹设计和功率分配方法。
技术介绍
如今无人机已经被广泛应用于很多领域，如货物传送，空中摄影，农业测量等。为了将无人机融入现有的蜂窝网络，在the3rdGenerationPartnershipProject(3GPP)协议中，指出了一种新的应用于无人机通信的技术，其中无人机被用作空中用户来完成它们所需要执行的任务，并受控于地面蜂窝网络来保证无人机的安全飞行。在这种新技术下，为了保证无人机用户和地面用户共存的前提下，会产生一个严峻挑战，即空对地(air-to-ground(A2G))干扰。已有前人致力于解决这方面的问题，其中文献“CognitiveUAVcommunicationviajointmaneuverandpowercontrol”(将出版于IEEETransactionsonCommunications,2019)中，设A2G信道服从特定的视距(li...
【技术保护点】
1.一种基于无线电地图的无人机轨迹设计和功率分配方法，其特征在于：/n考虑一个实际环境的场景，其中A2G信道会遭到障碍物的遮挡，并且地面的障碍物分布是不均匀的；包括参考信道功率增益以及路损指数在内的信道参数与无人机以及地面节点的位置紧密相连，设无人机在通信之前可以利用无线电地图技术来提前获取这些具体的信道参数；/n根据基于无线电地图技术获取的信道参数和信道模型，考虑一个无人机用户与一个地面基站通信，通过共享现有地面链路的频谱资源；为了保护现有的地面链路，采用了认知无线电网络下的干扰温度IT技术，使得共信道地面链路受到来自无人机通信的干扰功率不超过给定的阈值；通过优化无人机的...
【技术特征摘要】
1.一种基于无线电地图的无人机轨迹设计和功率分配方法，其特征在于：
考虑一个实际环境的场景，其中A2G信道会遭到障碍物的遮挡，并且地面的障碍物分布是不均匀的；包括参考信道功率增益以及路损指数在内的信道参数与无人机以及地面节点的位置紧密相连，设无人机在通信之前可以利用无线电地图技术来提前获取这些具体的信道参数；
根据基于无线电地图技术获取的信道参数和信道模型，考虑一个无人机用户与一个地面基站通信，通过共享现有地面链路的频谱资源；为了保护现有的地面链路，采用了认知无线电网络下的干扰温度IT技术，使得共信道地面链路受到来自无人机通信的干扰功率不超过给定的阈值；通过优化无人机的轨迹和发送功率来最大化无人机和其相连基站的可得速率，并受限于无人机的飞行速度，初始位置，发送功率的限制，以及共信道地面链路的IT限制；
考虑一个频谱共享的场景，其中一个无人机用户和一个空闲地面基站availableGBS通信，该availableGBS没有利用与无人机相同的工作频段来服务地面用户，与此同时有K个被占用的地面基站occupiedGBS正在利用与无人机相同的工作频段来服务相对应的地面用户；注意到这些occupiedGBSs工作在相同的频段；令定义为occupiedGBS的集合；关注一个特定的工作时间段其中T＞0定义为总的通信时间；为了便于分析，将这个连续的时间段离散化为N个时隙，每个时隙有相同的时间δ＝T/N；这里，δ选取的足够小以至于无人机的位置在每个时隙内可以被假设为近似固定的；进一步定义
不失一般性，考虑一个三维系统，其中availableGBS固定在(x,y,0)，每个occupiedGBS固定在(xk,yk,0)；为了方便起见，定义和为availableGBS以及每个occupiedGBSk的水平位置坐标；设无人机飞行在一个固定的高度H，以及无人机具有时变的水平位置q[n]＝(x[n],y[n])；定义无人机的初始水平位置qI＝(xI,yI)，因此有q[1]＝qI；设在每个时刻n，无人机可以改变它的位置或者留在原地；定义为无人机位置改变的集合，每个元素分别代表无人机停在原地，向左飞，向右飞，向前飞，向后飞；这里λ是一个常数，代表无人机每个时刻的位移量；令λ[n]定义为无人机每个时刻的位置改变向量；因此，有以及
在每个时隙n，无人机和availableGBS以及每个occupiedGBSk之间的距离分别是
其中‖·‖代表欧式范数；因此，从无人机到availableGBS以及每个occupiedGBSk之间的信道功率增益分别表示为
...
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