【技术实现步骤摘要】
一种智能反射表面辅助下的无人机数据与能量传输方法
[0001]本专利技术涉及无人机通信
，尤其涉及一种智能反射表面辅助下的无人机数据与能量传输方法。
技术介绍
[0002]无人机在现代无线网络中扮演着越来越重要的角色，作为一个空中飞行的无线通信平台，无人机可以作为空中基站、数据收集平台、移动中继和移动边缘计算云等。与传统的基站不同，由于其高度的移动性和操作灵活性，无人机能够通过飞到更高的地方来避开障碍物，与通信节点建立视距传输链路。通过联合优化无人机的飞行轨迹和资源分配，现有的通信系统的系统表现可以大幅度提高。
[0003]然而，由于无线传播环境的随机性和不可预测性，可能会导致接收信号的质量不可控地变差。基于这个问题，第六代移动通信中出现的智能反射表面技术，能够在无线网络中增强信号的强度。智能反射表面（Intelligent Reflecting Surface, IRS）是一个由无源电磁材料构成的二维大规模阵列表面。每一个无源反射元都可以在智能反射表面的智能控制器下，对入射的信号进行一个相移，从而使得反射的信...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种智能反射表面辅助下的无人机数据与能量传输方法，其特征在于：所述数据与能量传输方法包括：S1、将智能反射表面附着在地面设备周围的建筑物上，无人机通过智能反射表面与视距链路被阻挡的地面设备进行数据与能量的传输；S2、建立无人机与地面设备的上行数据传输模型和下行能量传输模型，并根据地面设备数据传输的需求设置地面设备收集能量最大化的优化问题；S3、采用块坐标下降和连续凸优化方法将优化问题分解为三个子问题，并对每个子问题分别求解，最后通过迭代算法将各个子问题的解进行迭代得到最终解。2.根据权利要求1所述的一种智能反射表面辅助下的无人机数据与能量传输方法，其特征在于：所述采用块坐标下降和连续凸优化方法将优化问题分解为三个子问题，并对每个子问题分别求解，最后通过迭代算法将各个子问题的解进行迭代得到最终解包括：A1、初始化数据与能量传输的时隙分配变量，无人机的飞行轨迹，智能反射表面的相移矩阵；A2、在Ξ
r
，Q
r
，Θ
r
一定时，优化问题转换为一个只以为优化变量的线性规划问题，并利用线性规划方法求解得到最后的无人机与地面设备的调度A
r+1
，其中r表示迭代次数；A3、在A
r+1
，Ξ
r
，Θ
r
一定时，优化问题的优化变量只有无人机的轨迹，利用连续凸优化方法求解无人机的轨迹优化问题，得到优化轨迹Q
r+1
；A4、根据优化轨迹Q
r+1
和最优的相移公式，得到最优的智能反射表面的相移矩阵Θ
r+1
；A5、在A
r+1
，Q
r+1
，Θ
r+1
一定时，优化问题转换为一个只以Ξ
r
为优化变量的线性规划问题，利用线性规划方法求解得到最优的数据与能量传输的时隙分配Ξ
r+1
；A6、根据A
r+1
，Q
r+1
，Θ
r+1
，Ξ
r+1
求解得到当前迭代的最大收集能量E
r+1
，设置迭代精度， 为预先设定的迭代精度，如果，更新迭代次数r=r+1，返回步骤A2；否则直接结束。3.根据权利要求1所述的一种智能反射表面辅助下的无人机数据与能量传输方法，其特征在于：所述无人机通过智能反射表面与视距链路被阻挡的地面设备进行数据与能量的传输包括：将无人机的飞行轨迹离散化为M个点，整个飞行周期T划分为M个等长的时隙，每个时隙的长度为Δτ；无人机飞行过程中的每一个时隙，无人机先给地面设备进行无线能量传输，然后接收地面设备传输的数据，用表示无人机在每一个时隙用于给地面设备充能的时隙分配比例，其中
ꢀꢀ
表示地面设备的集合，K表示地面设备的总数，表示无人机飞行周期内所有时隙的集合，M 表示总的时隙数；
在每一个时隙，无人机最多选择一个地面设备来进行数据和能量传输，用a
k
[t]表示无人机与地面设备的调度，a
k
[t]=1表示无人机在第t个时隙选择与第k个地面设备进行数据和能量传输；无人机在每个时隙的位置坐标为[q[t],Z
U
]
T
，其中q[t]=[x[t],y[t]]为水平坐标，Z
U
为无人机的飞行高度。4.根据权利要求3所述的一种智能反射表面辅助下的无人机数据与能量传输方法，其特征在于：将无人机在第t个时隙给第k个地面设备充能的路径损耗模型设置为，其中
ꢀꢀ
表示第个智能反射表面到第k个地面设备的路径损耗， 表示在第t个时隙，从无人机到第个智能反射表面的路径损耗，θ
kl
[t]表示在第t个时隙，第l个智能反射表面对于第k个地...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鲲，符钰婧，梅海波，
申请(专利权)人：成都慧简联信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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