[发明专利]一种无人机通信系统模型

说明书

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种无人机通信系统模型。

背景技术

为了对无人机通信系统中的通信信道进行性能评估，通常需要建立无人机通信通信系统模型。目前的无人机通信通信系统模型通常包括：基站、通信信道模型和无人机，并基于建立的通信信道模型对无人机通信系统中的通信信道进行性能评估。

但是，通常情况下，无人机在实际飞行过程中的飞行方向是不断变化的，无人机飞行方向的变化使得无人机的各天线之间的空间位置也不断变化，最终导致无人机在飞行过程中的实际通信信道与通信信道模型对应的通信信道不一致。

因此，现有技术中的基于通信信道模型对无人机通信系统中的通信信道进行的性能评估，其准确性较低。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种无人机通信系统模型。

本发明提供一种无人机通信系统模型，包括：基站、通信信道模型和无人机，其特征在于，还包括：无人机的机身遮挡模型，所述机身遮挡模型用于模拟所述无人机在通信过程中机身对通信信号的遮挡；

根据所述通信信道模型和所述机身遮挡模型，建立无人机通信信道的视距直射传输矩阵，所述通信信道的视距直射传输矩阵为：

H′_LOS＝U*H_LOS

其中，H_LOS表示未加入机身遮挡模型时通信信道的视距直射传输矩阵，U表示机身遮挡模型。

如上所述的无人机通信系统模型，其中，所述机身遮挡模型U为：

其中，表示无人机上的第N_T根天线是否受到无人机机身的遮挡。

如上所述的无人机通信系统模型，其中，当基站只有1根接收天线时，所述基站与所述无人机上的第m根发射天线之间的信道传输系数为：

其中，x_m、y_m、z_m表示无人机坐标系统中第m根天线的坐标，f_m(α，β)表示天线是否受到无人机机身的遮挡，α、β分别表示的是视距分量的方位角和俯仰角，exp(·)表示天线信号干涉所造成的相位差，j为虚数单位，λ为电波波长。

如上所述的无人机通信系统模型，其中，在所述通信系统模型的三维空间中，第n根天线相对于第m根天线的相关系数为：

其中，Δr＝r_m-r_n＝(x_m-x_n，y_m-y_n，z_m-z_n)，r_m和r_n分别为第m根和第n根天线相对原点的方向矢量，α和β分别为路径的方位角和俯仰角，k_α，β为路径的波束矢量，k_α，β＝2π/λ(cos(β)cos(α)，cos(β)sin(α)，sin(ββ))，Ω_i表示当发射端天线发射单位功率电波，第i个天线接收到的功率，G_i(α，β)表示天线i的方向图，p(α)和p(β)分别表示信号到达或发送方向的水平方位角和俯仰角的角度功率谱(PAS)。

如上所述的无人机通信系统模型，其中，所述基站位于地面，若所述通信系统模型的三维空间中的天线各向同性，即G_m(α，β)＝G_n(α，β)＝1，且假设Ω_m＝Ω_n＝1，则所述无人机的第n根天线相对于第m根天线的相关系数为：

其中，d_T为天线间距，θ₀和φ₀分别表示无人机飞行方向矢量的水平方位角和俯仰角，p(α)和p(β)分别表示信号到达或发送方向的水平方位角和俯仰角的角度功率谱(PAS)。

如上所述的无人机通信系统模型，其中，根据所述通信信道和所述机身遮挡模型建立通信信道的信道传输矩阵，对所述通信系统中的通信信道性能进行评估；

所述通信信道的信道传输矩阵H为：

其中，H_ray为所述通信信道的散射矩阵，H′_LOS为所述通信信道的视距直射传输矩阵。