[发明专利]一种低传输能耗的无人机数据传输方法

权利要求书

1.一种低传输能耗的无人机数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：根据无人机自身参数和任务以及环境的实际情况建立数学模型；

步骤S2：利用离散化和线性化技术处理模型；

步骤S3：利用基于CCCP(concave-convex procedure)思想的迭代方法得到最终结果；

其中，步骤S1进一步包括如下步骤(1)至(2)：

步骤(1)：无人机在飞行过程中的路径记为其中T代表无人机执行任务的总时间，地面接收端的位置记为则无人机在T时刻内对第k个地面接收端传输的数据总量为：

其中β₀代表在参考距离d₀＝1m时的信道能量，P_max代表无人机的最大传输功率，常量H代表无人机的飞行高度，W代表信道带宽，是第k个地面接收端接收数据时的高斯白噪声功率，β_k(t)记为时变功率分配系数，即β_k(t)P_max代表无人机在t时刻对第k个地面接收端传输数据时的传输功率；

步骤(2)：无人机获取自身实际参数以及任务要求建立优化问题：

q(0)＝q₀,q(T)＝q_F (1e)

其中L代表需要传输的数据总量，α_k代表数据分配系数，即α_kL代表无人机需要传输给第k个地面接收端的数据量，记为q(t)关于变量t的一阶微分，即代表无人机的速度矢量，V_max代表无人机的最大飞行速度，q₀、q_F分别代表无人机飞行的初始点和终点，β_k,t表示第k个地面接收端在任意时间0≤t≤T下的功率分配系数；

步骤S2进一步包括如下步骤(3)至(5)：

步骤(3)：对优化问题(1)进行离散化处理，把时间范围T离散化为N+2份相等的时间间隔δ_t，即t＝nδ_t,n＝0,1,…N+1，进一步地得到优化问题：

||q[n+1]-q[n]||₂≤V_maxδ_t,n＝0,1...,N (2c)

q[0]＝q₀,q[T]＝q_F (2e)

步骤(4)：把式(2d)带入到式(2a)中并利用对数运算法则，可得：

进一步对式(3)引入冗余变量并拆写不等式，可得：

步骤(5)：对步骤(4)中得到的式(3a)和(3b)进行线性化，即泰勒一阶展开，并整理上述步骤结果，最终可得到优化问题：

||q[n+1]-q[n]||₂≤V_maxδ_t,n＝0,1...,N (4b)

q[0]＝q₀,q[T]＝q_F (4e)

其中：

j代表下述步骤(6)中的当前迭代次数，即代表在下述步骤(6)中第j次迭代时的初始值；

步骤S3进一步包括如下步骤(6)至(9)：

步骤(6)：初始化初始解和最大迭代次数J_max以及当前迭代次数j；

步骤(7)：利用内点法，通过人为验证的任意可行初始解得到优化问题(4)的最优解，并记为

步骤(8)：更新初始解和迭代次数，即如果j≤J_max，则继续执行步骤(7)，否则结束迭代并执行步骤(9)；

步骤(9)：输出最终结果β_k[n]，