[发明专利]一种基于接收信号强度的无人机中继航迹优化方法

权利要求书

1.一种基于接收信号强度的无人机中继航迹优化方法，其特征在于，所述的无人机中继航迹优化方法包括下列步骤：

S1、无人机中继自基站处起飞，起飞时的垂直航向角为最大飞行仰角，水平航向角为u₀，其中u₀为在[0,2π]上服从均匀分布的随机变量，到达距地面高度为h的空中后，无人机中继在飞行过程中保持高度不变水平飞行，飞行速度为固定值v；

S2、地面的n个终端节点向无人机中继周期性地发送预定义信号，第i个终端节点记为N_i，N_i在第t个符号周期发送的预定义信号为X_i,t，其中，i＝1,…,n…，t的初始值为1，考虑地面终端节点慢速移动的情形，地面终端节点的移动速度为V_N，其中假设在连续两个符号周期内，地面终端节点的位置保持不变，即(x_i,t,y_i,t)＝(x_i,t+1,y_i,t+1)，其中(x_i,t,y_i,t)是N_i在符号周期t的实时水平坐标；

S3、无人机中继获取来自各终端节点预定义信号的接收信号强度，其中，无人机中继在符号周期t接收到的来自N_i的接收信号的强度记为S_i,t，令S_min,t＝min{S_1,t,…,S_n,t}为所述的接收信号强度的最小值，S_min,t所对应的终端节点记作N_min,t，无人机中继在符号周期t的实时水平航向角记为u_t；

S4、无人机中继在符号周期t+1跟踪终端节点N_min,t发送的预定义信号，此时水平航向角u_t+1＝u_t，获取的接收信号强度为S_min,t+1；

S5、无人机中继根据所述的S_min,t与S_min,t+1，利用接收信号强度计算公式S_i,_t＝P_i+10log₁₀G-10αlog₁₀d_i,t+w₁+w₂，分别计算得到无人机中继与终端节点N_min,t在符号周期t的实时距离d_min,t与符号周期t+1的实时距离d_min,t+1，其中，P_i是X_i,t的功率，G是无人机中继的天线增益，α是路径衰落因子，w₁是代表阴影衰落的随机变量，w₂是反映多径衰落影响的随机变量，d_i,t是在符号周期t内，无人机中继与终端节点N_i之间的实时距离；

S6、根据所述的d_min,t与d_min,t+1，利用距离计算公式

计算得到(x_min,t,y_min,t)的两组可能取值其中，(x_t,y_t)与(x_min,t,y_min,t)分别是无人机中继与终端节点N_min,t在符号周期t的实时水平坐标；

S7、选取作为N_min,t在符号周期t的实时水平坐标，即

S8、将无人机中继的水平坐标(x_t+1,y_t+1)与终端节点的水平坐标N_min,t(x_min,t,y_min,t)代入航向角计算公式中，求得无人机中继在符号周期t+2的最优水平航向角u_t+2,opt；

S9、根据所述的最优水平航向角u_t+2,opt，利用航向角调整公式

计算得到无人机中继在符号周期t+2的水平航向角u_t+2，其中，u_t是无人机中继在符号周期t的实时水平航向角，u_max是无人机航向角的最大变化范围；

S10、无人机中继在符号周期t+2跟踪N_min,t发送的预定义信号，获取的接收信号强度为S_min,t+2；

S11、比较所述的S_min,t+2与S_min,t+1的大小，若S_min,t+2≥S_min,t+1，执行步骤S12；否则令返回步骤S8；

S12、若S_min,t+2≥S_th，S_th是接收信号强度阈值，说明此时无人机已经接近最优通信位置，执行步骤S13；否则，令t＝t+3，返回步骤S3；

S13、无人机开始盘旋飞行，直至完成通信任务。