[发明专利]一种差分编码的无人机中继通信系统航迹优化方法

权利要求书

1.一种差分编码的无人机中继通信系统航迹优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立差分编码的无人机中继通信系统模型；

S2、通过基于平均输出信噪比最大化准则建立无人机中继通信系统的航迹规划模型；

S3、通过基于坐标变换方法实现无人机距离约束。

2.根据权利要求1所述的一种差分编码的无人机中继通信系统航迹优化方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

S1.1、令所述系统由一个地面移动用户节点、一个地面基站节点、多个无人机中继节点构成；

S1.2、令t时刻在源节点处以一定功率，以差分编码的方式通过一个发射天线发射信号；

S1.3、所有无人机节点以一定功率采用放大转发方式转发接收到的信号至目的节点；

S1.4、目的节点采用相关合并方法与差分解调方式对接收信号进行处理。

3.根据权利要求2所述的一种差分编码的无人机中继通信系统航迹优化方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

S2.1、求解源节点和目的节点至各个无人机的距离；

S2.2、求解t时刻无人机中继通信系统的平均输出信噪比；

S2.3、通过基于平均输出信噪比最大化准则求解最优航向角并得到无人机的最优航迹。

4.根据权利要求3所述的一种差分编码的无人机中继通信系统航迹优化方法，其特征在于，步骤S3具体包括：

S3.1、求解地面节点变换后的虚拟节点坐标；

S3.2、使用虚拟节点坐标替换S2.1中地面节点坐标；

S3.3、使用坐标变换后的航迹优化方法获取无人机的最优航迹。

5.根据权利要求4所述的一种差分编码的无人机中继通信系统航迹优化方法，其特征在于，步骤S1.2中，第j个UAV接收到的包含x^(k)的信号定义为：

其中j＝1,2...n代表无人机序号，P_M表示MU节点的发射功率，代表MU至第j个UAV的信道衰落系数，/代表第j个UAV接收天线处引入的均值为0、方差为N₀的加性高斯白噪声。

6.根据权利要求5所述的一种差分编码的无人机中继通信系统航迹优化方法，其特征在于，步骤S1.3中，BS节点接收到的来自第j个UAV的信号定义为：

其中代表BS接收到的来自第j个UAV的信号，P_U表示UAV节点的转发功率，此处令两架UAV转发功率相等，/代表第j个UAV至BS的信道衰落系数，/代表BS处第j个中继链路引入的均值为0、方差为N₀的加性高斯白噪声。

7.根据权利要求6所述的一种差分编码的无人机中继通信系统航迹优化方法，其特征在于，步骤S1.4中，BS合并器输出的包含x^(k)的信号定义为：

其中，w_j代表最优合并权重。

8.根据权利要求7所述的一种差分编码的无人机中继通信系统航迹优化方法，其特征在于，步骤3.2中，通过使用虚拟节点坐标替换S2.1中地面节点坐标，由式(7)可得合并器处理第k个符号相关的信号，得到坐标变换后的系统平均输出信噪比定义为:

其中，为MU节点至第j个UAV节点信道衰落系数的长期平均值，/为第j个UAV节点至BS节点的信道衰落系数的长期平均值，α代表路径损耗因子，d′_M,j表示第j个UAV至MUj的距离，d′_j,B表示第j个UAV至BSj的距离；

令在t-Δt时刻UAV位置给定情况下，t时刻信道大尺度衰落由各UAV的航向角δ_j(t)共同决定，通过优化t时刻UAV的航向角，使得平均输出信噪比最大化，则步骤S3.3中无人机的航迹优化准则为：

s.t.|δ_j,t-δ_j,t-Δt|≤δ_max (6)

其中，为t时刻第j个UAV的最佳航向角，δ_j,t为t时刻第j个UAV的航向角，Δt代表UAV位置更新的时间间隔。/