[发明专利]一种无人机辅助机器类通信方法

说明书

本发明公开了一种无人机辅助机器类通信方法，属于无人机通信领域；具体为：首先，搭建一个中心基站、N个无人机覆盖在M个机器类装置上方的通信场景；每个机器类装置将各自的信息同时发送给所有无人机，分别计算每个无人机接收到的信号并存储，所有无人机将全部收集完毕的信号回传给中心基站；中心基站根据接收信号Y和预先估计得到的无人机信道矩阵H，通过l_F1‑l_F范数差构建压缩感知模型，并通过交替方向乘子法进行求解，得到用户发送的数据S，实现辅助机器类的通信。本发明有效减少了机器类通信装置的能量损耗，提高了机器类通信装置的使用时间。

技术领域

本发明属于无人机通信领域，具体是一种无人机辅助机器类通信方法。

背景技术

目前，无线通信网络领域的大部分研究工作主要集中在陆地移动通信系统。由于地面通信基站的位置固定，导致其在需要灵活部署的场景，或临时通信节点搭建的应用场景中受到了严重的制约。传统的蜂窝无线网络在一定程度上确实能够提供稳定可靠的通信质量，但无法满足一些需要快速移动的紧急通信需求。例如，面对森林巡防和临时战场等通信场景，传统的基站蜂窝通信网络由于受到覆盖范围的限制，不能较好地解决因快速移动需求所导致的网络覆盖范围变化的问题。此外地面站布站及运营成本高，也是制约传统基于地面站通信的重要因素。因此，亟需寻求一种快速灵活且成本低廉的无线通信方法来解决无线网络临时搭建或覆盖区域的移动等问题。

在此背景下，无人机通信应运而生。无人机通信由于其机动性较强，可以根据通信服务需求、通信质量和通信效率等指标进行灵活部署，且无人机基站运营成本低，可以作为地面站通信的良好补充。针对城市复杂环境中的高质量通信需求、战场和灾区的应急通信链路搭建，无人机通信将发挥至关重要的作用。通过利用无人机平台来充当移动的临时基站，并辅以现有的网络架构进行无线信息传输，可以实现无线网络覆盖及覆盖区域的快速移动。无人机也可以通过相互协同的方式，形成虚拟的多天线阵列，以进一步提高系统的吞吐量，从而保证应急通信的可靠性。

目前，无人驾驶航空器系统已经在国防和经济建设中发挥越来越重要的作用，且应用需求不断增强。随着无人机产业的蓬勃发展及其应用范围不断扩展，利用无人机快速机动、灵活部署、低运营成本的通信方案成为了目前的研究热点。

发明内容

为实现大规模机器类通信，弥补固定的远端射频装置无法满足按需部署、灵活分配的不足，本发明提出了一种无人机辅助机器类通信方法。

所述的无人机辅助机器类通信方法，具体步骤如下：

步骤一、搭建一个中心基站、N个无人机和M个机器类装置的通信场景；

NM；M个机器类装置随机分布，N个无人机根据机器类装置的分布数量和范围，覆盖在所有机器类装置的上方，且N个无人机均与中心基站连接，将收集的所有机器类装置的无线电信号传输给中心基站；

N个无人机和M个机器类装置的天线个数分别为K个。

步骤二、将每个机器类装置分别作为用户，将所有用户的信息通过无线信道同时发送给N个无人机，分别计算每个无人机接收到的信号；

M个机器类装置中激活的个数为Q个，Q＜＜M；

第n个无人机接收到的信号为：

其中，为第m个用户到第n个无人机的无线信道，n＝1……N；为第m个用户发送的信号，s_mkt为第m个用户在第t个时刻通过天线k发出的信号；T为激活时间段总长度；如果第m个用户为未激活用户，则第m个用户在该时间段T内的发出信号都为0；即S_m＝0，否则，S_m≠0；

为加性噪声，w_nkt为第n个无人机的第k个天线在时刻t的接收信号。