一种无人机辅助的通感一体化系统资源调度方法技术方案

本发明专利技术涉及一种无人机辅助的通感一体化系统资源调度方法，属于无线通信技术领域，包括以下步骤：S1：建模无人机辅助的通感一体化系统，由一架无人机、多个地面用户和多个目标组成；S2：建模无人机通信信道模型感知信道模型；S3：建模无人机传输速率及无人机能耗；S4：建模目标感知变量及用户通信调度变量，建模用户队列长度；S5：建模累积目标检测概率；S6：建模系统成本函数；S7：建模无人机通信感知限制条件；S8：建模系统状态、动作和收益函数；S9：建模并训练DDQN网络；S10：基于DDQN网络确定无人机飞行轨迹、通信调度及目标感知策略。本发明专利技术提升了系统传输性能优化及用户QoS。提升了系统传输性能优化及用户QoS。提升了系统传输性能优化及用户QoS。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机辅助的通感一体化系统资源调度方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，涉及一种无人机辅助的通感一体化系统资源调度方法。

技术介绍

[0002]无人机具有机动性强，低成本及易部署等特性，可作为移动基站部署于无线通信系统中，提升用户通信性能。相对于传统静态部署的蜂窝基站而言，移动无人机基站充分利用无人机高机动性特点，通过优化设计无人机的飞行轨迹，有望进一步提升无人机对地通信性能。此外，通过搭载通信及感知设备，无人机可作为融合通信与感知技术的高性能空中平台。然而，在无人机辅助的通感一体化系统中，如何合理优化设计无人机的飞行轨迹，以及通信、感知资源的调度策略，满足用户通信、感知需求，并实现两者之间的性能折中成为极具挑战性的问题。现有研究考虑无人机资源分配与功率控制问题，通过感知数据和用户需求，设计相应的算法和策略，以优化系统传输性能，提升用户的服务质量和公平性。然而，目前工作较少考虑地面用户业务的随机动态，以及用户传输性能与目标感知性能的联合优化。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种无人机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机辅助的通感一体化系统资源调度方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：建模无人机辅助的通感一体化系统，由一架无人机、多个地面用户和多个目标组成；S2：建模无人机通信信道模型感知信道模型；S3：建模无人机传输速率及无人机能耗；S4：建模目标感知变量及用户通信调度变量，建模用户队列长度；S5：建模累积目标检测概率；S6：建模系统成本函数；S7：建模无人机通信感知限制条件；S8：建模系统状态、动作和收益函数；S9：建模并训练DDQN网络；S10：基于DDQN网络确定无人机飞行轨迹、通信调度及目标感知策略。2.根据权利要求1所述的无人机辅助的通感一体化系统资源调度方法，其特征在于：所述建模无人机辅助的通感一体化系统，具体包括：令M表示系统中用户数目，N表示系统中目标数目；将系统时间划分为T个等长的时隙，每个时隙的长度用τ表示；所述无人机用于执行通信任务，向地面用户传输数据，还用于执行目标感知任务，在一个时隙内发送感知信号，并接收回波信号；所述无人机采用时分多址机制，在一个时隙内只能选择与一个用户进行通信或执行一个目标感知任务；所述无人机通过回程网络获取用户数据，并存储在本地队列中，令表示无人机为第m个用户分配的最大队列长度；所述无人机飞行高度固定为H，飞行速度为ν，令表示第t个时隙无人机的位置，1≤t≤T，令表示第m个用户的位置，1≤m≤M，令表示第n个目标的位置，1≤n≤N。3.根据权利要求1所述的无人机辅助的通感一体化系统资源调度方法，其特征在于：步骤S2中所述建模无人机通信信道模型，具体包括：第t个时隙无人机与第m个用户之间的通信链路为：其中表示第t个时隙无人机与第m个用户的距离，建模为：通信链路中存在存在视距传输LoS和非视距传输NLoS，α
e
表示路径损失系数，e∈{LoS,NLoS}；第t个时隙无人机与第m个用户之间的平均空对地路径损失为：其中和分别表示第t个时隙无人机与第m个用户之间LoS传输和NLoS传输的概
率，为：其中χ和ω是与传播环境相关的常数，表示第t个时隙无人机与第m个用户之间的夹角，建模为：角，建模为：表示LOS链路的路径损耗，建模为：其中λ
L
表示LOS链路的路径损耗因子，d0表示自由空间参考距离，f
c
表示载波频率，c表示光速，表示LOS链路的阴影衰落损耗；表示NLOS链路的路径损耗，建模为：其中λ
N
表示NLOS链路的路径损耗因子，表示NLOS链路的阴影衰落损耗；步骤S2中所述建模感知信道模型具体包括：第t个时隙无人机与第n个目标之间的感知链路增益为：其中表示第t个时隙无人机与第n个目标之间的距离，建模为：c
n
建模为：其中G
t
和G
r
分别表示发送天线增益和接收天线增益，λ表示机载雷达发送信号波长，μ
n
表示第n个目标的雷达截面积。4.根据权利要求1所述的无人机辅助的通感一体化系统资源调度方法，其特征在于：步骤S3中所述建模无人机传输速率及无人机能耗，具体包括：无人机传输速率：第t个时隙无人机到第m个用户的链路传输速率为：其中B表示系统带宽，表示第t个时隙无人机传输数据至第m个用户时对应的发送功率，σ2为通信链路噪声功率；无人机飞行能耗：无人机飞行能耗为：
其中表示第t个时隙无人机飞行能耗，建模为：表示第t个时隙无人机飞行能耗，建模为：表示无人机飞行变量，若第t个时隙无人机处于飞行状态，否则，P0和P
′0分别表示无人机悬停状态下叶型功率和诱导功率的常数，U
tip
表示转子叶片的叶尖速度，v0为悬停状态下转子的平均诱导速度，ξ
d
和ξ
r
分别为机身阻力比和转子可靠性，ρ
a
和S
r
分别为空气密度和转子盘面积；无人机悬停能耗：令E
h
表示无人机悬停能耗，建模为：其中表示第t个时隙无人机悬停能耗，建模为：表示第t个时隙无人机悬停能耗，建模为：为无人机悬停变量，若第t个时隙无人机悬停，反之，5.根据权利要求1所述的无人机辅助的通感一体化系统资源调度方法，其特征在于：步骤S4中所述建模目标感知变量及用户通信调度变量，具体包括：建模目标感知变量：令表示第t个时隙第n个目标的感知变量，表示无人机在第t个时隙检测第n个目标，反之，1≤n≤N，1≤t≤T；建模用户通信调度变量：令β
m,t
表示第t个时隙第m个用户的数据调度变...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴蓉，王丙燕，邱江，陈前斌，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：