本技术公开了一种用于风场环境和地面圆形轨道的无人机中继通信方法。针对全双工放大转发固定翼无人中继通信系统,根据风场环境中的风速和其对应的水平风速角和垂直风速角,为无人机选择合适的飞行空速、仰角、飞行时间和地面圆形轨道半径,然后,确定无人机每个飞行时刻的航线角、地速和偏航角,通过无人机的航向改变角和滚转角的调整使得无人机能够沿着预定的地面圆形轨道飞行,在此基础上,给出适用于风场环境和地面圆形轨道的无人机中继通信方法,使得无人机中继能够以最小的能量消耗,为两个地面用户提供所需的数据转发服务。仿真实验表明,本发明方法能满足设计目标要求,并且正确性更高、能耗更低。
背景技术
近年来,无人机协作通信技术成为了无线通信领域研究的热点。相比于传统的地面通信,无人机协作通信易于实现按需分配,从而具有更高的通信效率;无人机具有高度的移动性,因而部署起来更加灵活快捷;无人机与地面终端的信道链路多为视距链路,能提供更好的信道环境。因此,无人机将在未来的无线通信领域发挥极为重要的作用,其应用主要包括:(1)作为临时基站;(2)作为移动中继;(3)用于物联网。
目前,大量文献研究了无人机作为移动中继时的中继通信系统容量、频谱效率优化问题。实际上,无人机具有有限的机载能量,能效问题被认为是无人机通信的关键问题之一。当前,针对无人机中继通信,大部分研究考虑的是解码转发中继通信形式,对于固定翼无人机辅助下的全双工放大转发中继通信,研究相对较少。另一方面,自然环境中存在的风场,会对无人机的空速、地速以及能耗产生不同的影响,但目前针对无人机辅助通信的研究大多数仍以无风条件为基础展开。在实际风场环境中,无人机在执行飞行任务时不仅要抗衡气流带来的额外阻力,还需要进行飞行姿态的调整以抵抗风速和风向对飞行的影响。鉴于此,探究风场环境下的无人机飞行姿态调整,以及设计合理的地面轨道,对于提升无人机中继通信的性能具有重要的实际意义。
实现思路