【技术实现步骤摘要】
一种多旋翼无人机辅助反向散射通信系统的能效优化方法
[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种多旋翼无人机辅助反向散射通信系统的能效优化方法。
技术介绍
[0002]物联网是连接物理世界与数字世界的纽带，是泛在感知与计算的关键使能技术。物联网的大规模部署受到了传感器能耗、部署及维护成本的限制。因此，如何突破上述约束的桎梏成为了学术界和工业界共同关注的问题。反向散射通信技术因其使得传感器不需要装配电池而是从周围的信号发射器或环境的无线信号中捕获能量用于计算和通信，成为了打破限制的突破口，推动了无源物联网的出现。
[0003]多旋翼无人机具有灵活性高的特点，即多旋翼无人机体积小、质量轻，拥有飞机、卫星无法具备的灵活性；组装后可直接使用，且起飞方式简单，对环境要求低。多旋翼无人机机身成本低，运行时的能量耗费也低于其他飞行器。
[0004]将多旋翼无人机与反向散射通信技术结合，充分发挥各自的优点并解决反向散射通信距离较短的问题。反向散射通信系统的通信距离有限，接收机与反向散射设备的距离必须保持在其通信范...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人机辅助反向散射通信系统的能效优化方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、将一台多旋翼无人机充当移动信号发射器和信号接收器，根据实际需求在水平地面上的既定区域内布置K个反向散射设备收集多旋翼无人机发射的信号为自身运行提供能量，反向散射设备的集合表示为在反向散射设备分布区域内建立三维坐标系，第k个反向散射设备坐标设置为多旋翼无人机飞行的起点坐标设置为q
s
＝(x
s
,y
s
,H)；多旋翼无人机在整个飞行过程中所用时间为T，在多旋翼无人机执行任务过程中的某一时刻t，(0≤t≤T)时，多旋翼无人机的坐标表示为q
t
＝(x
t
,y
t
,H)；S2、基于步骤S1中多旋翼无人机与K个反向散射设备的三维坐标系，建立系统数学模型，根据多旋翼无人机和反向散射设备的通信信道条件建立通信信道模型，通信信道模型为多旋翼无人机和反向散射设备之间完全无阻挡的视距路径构成的自由空间传播模型；S3、根据步骤S2中的系统数学模型及通信信道模型，得到多旋翼无人机发射的信号到达第k个反向散射设备位置处的功率，进而得到第k个反向散射设备反射后发出的信号功率；S4、多旋翼无人机发射的信号经第k个反向散射设备反射后被多旋翼无人机接收并成功解码，根据香农公式，得到多旋翼无人机发射的信号接收速率模型和多旋翼无人机的总吞吐量；S5、根据多旋翼无人机处于推进状态的消耗功率和时长及悬停状态的功率和时长，得到多旋翼无人机飞行全程的能量消耗模型；S6、根据步骤S4中得到的多旋翼无人机总吞吐量和步骤S5中得到的多旋翼无人机能量消耗量，得到多旋翼无人机的能效模型；S7、使用带约束的聚类算法，对区域内的反向散射设备进行簇划分，同时考虑未落到簇内的反向散射设备后确定各个局部最佳悬停点；S8、根据步骤S7确定的凸集区域和悬停点，使用TSP问题的解决算法得到遍历悬停点的最佳路径，进而计算出最优能效。2.根据权利要求1所述的一种多旋翼无人机辅助反向散射通信系统的能效优化方法，其特征在于：所述步骤S2中，多旋翼无人机与第k个反向散射设备之间的信道增益为：其中，表示多旋翼无人机与反向散射设备间的信道增益；β0表示参考距离为1米处的信道增益，其中c为光速，f为载频；α表示路径损耗指数；表示多旋翼无人机与第k个反向散射设备之间的距离，3.根据权利要求2所述的一种多旋翼无人机辅助反向散射通信系统的能效优化方法，其特征在于：所述步骤S3中多旋翼无人机发射的信号到达第k个反向散射设备位置处的功率为：
其中，P
ut
表示多旋翼无人机的信号发射功率，设定为常数；第k个反向散射设备反射后发出的信号功率为：其中，为第k个反向散射设备的反射系数。4.根据权利要求3所述的一种多旋翼无人机辅助反向散射通信系统的能效优化方法，其特征在于：所...
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