基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法技术

本发明专利技术公开了一种基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，属于无人机通信技术领域，包括：基于线性阵列的无人机通信系统构建无人机地面空地信号传输模型和线性阵列抖动误差模型；根据抖动误差模型，构建信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题，并进行二阶泰勒近似展开；采用S

【技术实现步骤摘要】
基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法


[0001]本专利技术涉及一种基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，属于无人机通信


技术介绍

[0002]无人机通信系统在现代军事作战、应急救援、航拍测绘等领域中有着广泛的应用。在这些应用场景中，无人机需要稳定的通信连接和高质量的数据传输。为了满足这一需求，波束成形技术被广泛应用于无人机通信系统中。波束成形技术可以通过合理调整发射和接收天线的方向，实现对通信信号的定向传输和接收，从而提高系统的信号强度和接收质量。
[0003]然而，传统的波束成形方法需要准确获知传输信道的信道状态信息以生成可准确对准用户的方向波束。但在实际应用中，由于无人机在飞行过程中受到气流以及自身振动等因素影响，机载天线不可避免的存在角度抖动误差，导致波束无法稳定地对准目标用户，造成通信质量的显著下降。为保障通信质量，可采用传统的鲁棒波束成形技术。
[0004]传统鲁棒波束成形技术基于的是统计信道模型，即将信道看作整体，并假设信道误差为一个服从特定统计分布的随机向量。传统鲁棒波束成形技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，包括：基于线性阵列的无人机通信系统构建无人机地面空地信号传输模型和线性阵列抖动误差模型；根据所述线性阵列抖动误差模型，构建信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题，并进行二阶泰勒近似展开；采用S
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Procedure方法对二阶泰勒近似展开后的鲁棒波束成形优化问题进行线性阵列角度误差确定性转换；求解确定性转换后的鲁棒波束成形优化问题，获得无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量，用于波束成形。2.根据权利要求1所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述线性阵列的无人机通信系统包括配备有N个天线的均匀线性阵列无人机基站和单天线的地面用户。3. 根据权利要求1所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述无人机地面空地信号传输模型表示为：（1）其中，，c为光速，为载波中心频率，r为无人机与用户间的距离，为为线性阵列方向矢量，表示为：（2）其中，T为矩阵转置符号，d为均匀线性天线阵列中相邻天线单元之间的距离，λ为载波波长，1≤n≤N，N为天线个数，θ为信号的实际发射角，表示为：（3）其中，代表与之间的夹角，表示无人机基站到用户的方向向量，表示均匀线性阵列的初始天线方向。4. 根据权利要求3所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述线性阵列抖动误差模型为：（4）其中，为角度误差，为角度误差上界，为信号估计发射角。5. 根据权利要求4所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题表示为：（5a）（5b）
式中，为无人机的波束成形向量，是用户信噪比门限值，为噪声功率；为信号估计发射角，为角度误差，H为共轭转置符号。6. 根据权利要求5所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳键，吴庆梓，丁静，陆雨婷，张翠芳，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：