一种无人机悬停波动时计算通信中断概率的方法和装置制造方法及图纸

本说明书涉及无人机通信领域，尤其涉及一种无人机悬停波动时计算通信中断概率的方法和装置。其方法包括，基于自由空间光通信链路和射频链路，建立以无人机作为中继节点的工作流程，计算出通信过程中系统中断概率和中断容量及高信噪比下的中断概率渐近值，分析无人机在不同环境下的系统性能，提高无人机与卫星通信的稳定性。通过本说明书实施例，解决现有技术中卫星和无人机通信中断性能分析考虑的因素比较单一，更准确地计算出不同情况下无人机自身的方向偏差、与地面用户的相对位置以及其稳定性对系统的中断性能的影响，以无人机作为中断节点连接卫星与地面用户，实现两者优势合并，利于信息通信，提高系统性能。提高系统性能。提高系统性能。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机悬停波动时计算通信中断概率的方法和装置


[0001]本说明书涉及无人机通信领域，尤其涉及一种无人机悬停波动时计算通信中断概率的方法和装置。

技术介绍

[0002]卫星通信是一种有前途的技术，可以为有线或无线地面通信难以部署的偏远地区提供灵活的通信服务和导航辅助，由于高带宽、无许可频谱、改进的安全性和易于部署的优点，自由空间通信已被提出用于卫星通信网络，但其受大气温度和压力不均匀导致折射率变化而产生较大的影响且地面中继站存在高成本、低回报等问题。跟地面中继站相比，而无人机具有定位灵活、成本效益高、易于部署且在许多领域得到应用等优点，因此选取无人机作为飞行中继节点协助卫星与地面用户通信，增强网络的覆盖范围和服务质量。但是由于无线信道衰落以及路径损耗等因素导致卫星与无人机之间通信网络时常发生中断，因此准确计算出卫星与无人机之间通信网络发生中断概率可以更好的反应真实通信情况。
[0003]现有技术中卫星和无人机通信中断性能分析考虑的因素比较单一，只考虑了卫星与无人机通信过程中的信号问题，以及外界环境影响例如大气湍流、指向误差和到达角波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机悬停波动时计算通信中断概率的方法，其特征在于，所述方法包括，当自由空间光通信链路中断时，计算无人机通信链路受到大气湍流、指向误差和到达角波动三种损失，以及无人机的位移偏差和方向偏差的影响下的概率分布函数和自由空间光通信链路累积分布函数；根据所述概率分布函数建立无人机与用户通信无线传输链路的概率模型，根据所述概率模型的输出值生成所述无人机与用户通信之间的无线传播链路累积分布函数；根据所述自由空间光通信链路累积分布函数和所述无线传播链路累积分布函数，计算所述用户与卫星之间正常通信时的中断概率解析式；根据所述中断概率解析式计算所述用户与所述卫星之间非正常通信时的中断概率。2.根据权利要求1所述的无人机悬停波动时计算通信中断概率的方法，其特征在于，计算无人机通信链路受到大气湍流、指向误差和到达角波动三种损失，以及无人机的位移偏差和方向偏差的影响下的概率分布函数，进一步包括，计算卫星与无人机在自由空间光通信链路受到三种损失影响下的概率分布函数的公式为，,其中，是卫星与无人机在自由空间光通信链路下的概率分布函数，γ是信噪比，exp是以e为底数的指数函数，θ
UAV
为无人机节点的视场角，为卫星发射波束的位移方差，δ(.)为狄拉克函数，Ψ表示悬停无人机的位移偏差，G(.|.)为Meijer
‑
G函数，N表示悬停无人机的方向偏差，ξ为无人机节点的指向误差位移，Γ(.)为伽马函数， r为无人机节点采用的探测方案类型，i和j为由大气湍流是否引起的严重衰落和闪烁中指定的值，μ
r
是自由空间光通信链路的平均信噪比。3.根据权利要求1所述的无人机悬停波动时计算通信中断概率的方法，其特征在于，计算卫星与无人机在自由空间光通信链路受到大气湍流、指向误差和到达角波动三种损失影响下的自由空间光通信链路累积分布函数进一步包括，计算自由空间光通信链路的累积分布函数的公式为，,其中，F
SU
(γ)卫星与无人机在自由空间光通信链路下的累积分布函数，γ是信噪比，exp是以e为底数的指数函数，θ
UAV
为无人机节点的视场角，为卫星发射波束的位移方差，
为不同探测方案下的无人机位移偏差，G(.|.)为Meijer
‑
G函数，N表示悬停无人机的方向偏差，r为无人机节点采用的探测方案类型，μ
r
是自由空间光通信链路的平均信噪比，k1和k2是等效波束半径与无人机指向误差位移的标准差之比，Γ(.)为伽马函数，ξ为无人机节点的指向误差位移，i和j为由大气湍流是否引起的严重衰落和闪烁中指定的值。4.根据权利要求1所述的无人机悬停波动时计算通信中断概率的方法，其特征在于，根据所述概率分布函数建立无人机与用户通信无线传输链路的概率模型，进一步包括，无线传输链路的概率模型分为有视距无线传输链路的概率模型和无视距无线传输链路的概率模型，建立无人机与地面用户之间有视距无线传输链路的概率模型为，,其中，P
LOS
是无人机与地面用户之间获取视距无线传输链路的概率， C和Ψ是基于环境条件的常数，exp是以e为底数的指数函数，θ为无人机与地面用户之间的仰角，h为无人机与地面用户之间垂直距离，R为无人机的覆盖半径；则无人机与地面用户之间无视距无线传输链路的概率模型为，,式中，P
NLOS
是无人机与地面用户之间无视距无线传输链路的概率，P
LOS
是无人机与地面用户之间有视距无线传输链路的概率。5.根据权利要求1所述的无人机悬停波动时计算通信中断概率的方法，其特征在于，根据所述概率模型的输出值生成所述无人机与用户通信之间的无线传播链路累积分布函数，进一步包括，在瑞利衰落信道模型下以Meijer
‑
G函数表示无视距无线传输链路的累积分布函数为，,其中，F
NLOS
是射频链路的无视距无线传输链路的累积分布函数，γ是信噪比，λ2为多径功率，G(.|.)为Meijer
‑
G函数；在莱斯和瑞利信道衰落的随机波动下，计算出无人机与地面用户之间在射频链路的累积分布函数：
,其中，F
UG
(γ)是无人机与地面用户之间在射频链路的累积分布函数，γ是信噪比，P
LOS
是无人机与地面用户之间获取视距无线传输链路的概率，A
m...

【专利技术属性】
技术研发人员：那琼澜，苏丹，任建伟，杨艺西，于然，万莹，宋伟，吴舜，赵子兰，马跃，邢宁哲，彭柏，庞思睿，李垠涛，武志栋，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司信息通信分公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：