【技术实现步骤摘要】
一种非确定干扰环境下的无人机鲁棒轨迹规划方法
[0001]本专利技术涉及无人机通信
，具体为一种非确定干扰环境下的无人机鲁棒轨迹规划方法设计。
技术介绍
[0002]随着无人机系统迅猛发展，无人机通信技术逐渐成为学术界与工业界的研究热点。无人机提升了任务的成功率，广泛应用于军事侦察、战场评估、通信中继等领域。然而，由于无人机可利用的网络资源有限，无人机通信面临着严峻的考验。一方面，由于井喷式上升的业务，以及高度不确定性的战场环境，无人机需在极短时间内迅速作出轨迹规划，这考验着通信的时效性；另一方面，无人机作战数据传输链路在与地面控制站通信过程中极易受到外界干扰的影响，这考验着无人机的抗干扰特性。因此，在起飞前，提前对无人机做飞行轨迹规划是无人机作业的核心问题。
[0003]经过对现有技术检索发现，Zeng Y发表在2017年IEEE Transactions on Wireless Communications上的文章“Energy
‑
Efficient UAV Communication W...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非确定干扰环境下的无人机鲁棒轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立无人机轨迹规划系统模型；S2：根据系统模型定义无人机鲁棒轨迹规划问题P1；S3：引入基站距离向量其中第n元素表示无人机在时刻n到控制站的距离；干扰功率向量其中第n元素表示在时刻n无人机受到地面辐射源干扰的总功率；干扰距离矩阵其中第(m,n)个元素表示无人机在时刻n到第m个地面辐射源的距离。将问题P1转化为等价问题P2；S4：利用S
‑
Procedure算法，将问题P2转化为等价问题P3；S5：将问题P3近似处理转换为凸问题P4；S6：基于所述无人机轨迹规划模型P4，对优化目标进行求解，得到无人机最优飞行轨迹。2.根据权利要求1所述的非确定干扰环境下无人机轨迹规划方法，其特征在于，S1具体为：设无人机飞行高度为H、飞行时间为T，以预设的起点{x
I
,y
I
,H}(x
I
,y
I
代表起点的横纵坐标)向指定的终点{x
F
,y
F
,H}飞行(x
F
,y
F
代表终点的横纵坐标)；地面有1个控制站，高度为0，水平位置为w
s
＝[x
s
,y
s
](x
s
,y
s
代表控制站的横纵坐标)；地面有M个辐射源，高度为0，水平位置为w
j,m
＝[x
j,m
,y
j,m
](x
j,m
,y
j,m
代表地面辐射源的横纵坐标)；辐射源的预估位置/功率与实际位置/功率的关系表示为：际位置/功率的关系表示为：际位置/功率的关系表示为：际位置/功率的关系表示为：其中和表示第m个辐射源估计的位置及功率，Δw
j,m
和Δp
j,m
表示第m个辐射源位置及功率的估计误差，和ξ
m
表示第m个辐射源的误差上界，A
j,m
和ψ
j,m
表示第m个辐射源位置及功率的误差范围。将T平均分成N个时刻，相邻时刻的长度δ＝T/N；设无人机最小飞行速度为u
min
，最大飞行速度为u
max
，最大加速度为a
max
；在时刻n，无人机水平坐标为q[n]＝[x[n],y[n]](x[n],y[n]代表位置的横纵坐标)，速度为(u
x
[n],u
y
[n]为速度的横纵分量)，加速度为a[n]＝[a
x
[n],a
y
[n]](a
x
[n],a
y
[n]为加速度的横纵分量)；无人机的飞行约束表示为：u[n]＝u[n
‑
1]+a[n
‑
1]δ,n＝2,3,...,N,
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3b)q[N]＝q
F
,u[N]＝u
F
,
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3d)
其中q
I
、u
I
和a
I
分别表示无人机初始时刻的位置、速度及加速度；q
F
和u
F
分别表示无人机最终的位置及速度；在第n个时刻，无人机到控制站和地面辐射源的距离分别表示为在第n个时刻，无人机到控制站和地面辐射源的距离分别表示为则无人机到地面控制站和地面辐射源的信道增益为：则无人机到地面控制站和地面辐射源的信道增益为：其中β0表示为当距离为1时的信道增益；无人机在飞行过程中所需总能耗为：其中c1和c2代表无人机自身硬件相关常数，g代表重力加速度，代表无人机飞行动能消耗，J表示无人机的质量。3.根据权利要求1所述的非确定干扰环境下无人机轨迹规划方法，其特征在于，S2具体为：无人机在第n个时刻，接收到最坏情况下的信噪比如下：其中M为地面辐射源的数目，p0为地面控制站对无人机的上行传输功率，σ2表示加性高斯白噪声。推广到整个飞行过程，以最大化无人机...
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