[发明专利]基于几何先验模型的低空空地无人机信道多径跟踪方法

权利要求书

1.一种基于几何先验模型的低空空地无人机信道多径跟踪方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、获取基站与无人机之间通信信号的瞬时传播多径分量参数；

S2、根据所述瞬时传播多径分量参数，通过瞬时传播多径分量的短期空间一致性，识别短期传播多径分量演化，获得短期传播多径；

S3、根据所述短期传播多径的先验信息，确定距离评估度量，根据所述距离评估度量判断属于同一个被阻挡的长期传播多径的短期传播多径，将相应的短期传播多径进行组合得到长期传播多径；

所述瞬时传播多径分量参数包括时延、多普勒频率和功率；

所述瞬时传播多径分量具体为时变信道冲激响应，计算公式如下所示：

其中，t为时间变量，τ为时延，L为总路径数，α_i,l为第l条路径复数信号幅度，v_i,l和τ_i,l分别为第l条路径相应的多普勒频率和时延，δ(·)为狄拉克函数；

所述瞬时传播多径分量参数通过空间迭代期望最大化算法计算得到；

所述瞬时传播多径分量的短期空间一致性具体为瞬时传播多径之间的短期距离度量，具体如下所示：

其中，DP^t(u¹,u²)为两个瞬时传播多径之间的短期距离度量，u¹和u²为瞬时传播多径的四维向量表示，具体为：

其中，u₁为无人机与基站之间的水平距离，u₂,u₃,u₄分别为相应瞬时传播多径的功率、时延和多普勒频率，(·)^T表示转置操作，t＝(t₁,t₂,t₃,t₄)^T表示预先设定的基站和无人机之间的水平距离、功率、时延和多普勒频率四个参数的阈值；

所述短期距离度量的四个参数部分都不超过1时，判定两个瞬时传播多径属于共同的短期传播多径；

所述距离评估度量基于非重叠的短期传播多径，所述短期传播多径的非重叠判定过程如下所示：

OV(A,B)≤d_ov

其中，A和B表示短期传播多径，OV(A,B)表示两个短期传播多径包含相同序号的瞬时传播多径的数量，d_OV为非重叠阈值，OVI具体为：

当满足OV(A,B)≤d_OV时，判定两个短期传播多径是非重叠的；

所述距离评估度量包括时延差评估度量和距离比例评估度量，如下所示：

其中，DH(S)为时延差评估度量，DS(S,d^DS)为距离比例评估度量，d^DS为比例阈值，S＝{s¹,s²,…s^|S|}为非重叠的短期传播多径，L＝{l¹,l²,…l^|L|}为非重叠的短期传播多径的瞬时传播多径按照基站和无人机间的水平距离增大的顺序排列后连线上的采样点，Q＝{q¹,q²,…q^|Q|}为长期传播多径的拟合路径，满足|L|＝|Q|,和为相应的时延；

所述时延差评估度量设有相应的时延差阈值d^DH，距离比例评估度量设有相应的距离比例阈值p^Ds，当两个短期传播多径的距离评估度量同时小于所述时延差阈值和距离比例阈值时，判定其属于共同的长期传播多径。

2.根据权利要求1所述的一种基于几何先验模型的低空空地无人机信道多径跟踪方法，其特征在于，所述瞬时传播多径的所属路径类型包括直射路径和散射路径。

3.根据权利要求2所述的一种基于几何先验模型的低空空地无人机信道多径跟踪方法，其特征在于，所述散射路径的传播时间具体为双曲线的平方根与一个常数部分之和。