基于无人机的海上宽带5G通信技术研究及专利分析

通过基于无人机的海上宽带5G通信技术,分析无人机平台搭载5G智能宽带设备进行海上通信和中继的可行性,探讨相应的通信方案、技术体系及实际应用.通过实验法和数据分析法对无人机海上宽带5G通信技术进行研究.海上5G通信技术利用无人机搭载5G通信设备,可以对海上图像进行采集和实时分析,用于海上搜救、海上巡检等工作,提高海上搜救...     

移动物联网非完整约束中继的协同任务规划

为实现突发事件的应急决策和态势评估,满足对重点区域的地面全景或空间立体信息可靠节能地远距离传输要求,本文将无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）作为空基感测平台,研究应急移动物联网应用中无人机编队能量受限条件下的远距离通信问题,提出面向非完整约束多地面移动中继的协同任务规划方法.首先,对该类物联网进行系统建模;其次,根据所建模型中无人机空基平台立体地分布于重点空域的特点,研究了地面移动中继区域分配算法、位置更新算法.在提供可靠节能通信的同时,确定其覆盖范围和最优布署方案.再次,针对地面移动中继非完整约束导致的对UAV空基平台分簇覆盖的拓展性不足,研究了多个地面移动中继的联合运动策略,以应对部分地面移动中继失效或因降低移动物联网的成本而出现地面移动中继数量减少的状况.最后,通过实验验证了本文所提方法的有效性.     

中继式无人机自组网安全协议研究

为了提高无人机集群战术通信链路传输的连贯和安全,针对当今无人机自组链路网络的不足,提出了一种中继式无人机自组网安全协议.该协议将无人机集群划分为普通节点和中继节点,中继节点担任空间网络环境信息采集和分析的作用,并作为无人机集群协同化中心通过获得的信息为整个集群规划路径,此时新加入的无人机节点不会影响整个战术通信链路,保...     

系留无人机中继通信系统研究

由无人机携带的通信中继装备(如基站、无线电台等)在提高网络容量、扩大网络覆盖范围方面具有巨大的潜力,但是却存在着因自带电源有限而飞行时间短、难以建立无人机与地面站间可靠通信链路等缺点,而系留无人机中继通信系统则可有效解决这些问题。文章描述系留无人机中继通信系统的构成,分析系留无人机中继通信系统的优势,指出系留无人机中继通信系统的缺点,介绍系留无人机中继通信系统的应用场景。     

无人机信息传输系统仿真设计

无人机在现代战场通信中具有独特优势和重要地位.无人机信息传输系统可用于地面测控站和无人机之间的信息交换.为了更好验证系统功能,对无人机信息传输系统进行仿真设计,建立包括地面测控站、中继卫星、中继飞机、无人机和有人机在内的仿真场景.通过OPNET网络仿真软件对系统的网络模型,节点模型以及进程模型进行了建模,基本实现了信息传输功能,并对仿真结果进行分析.     

基于Google Earth的无人机中继布局优化软件

建立了一个无人机作为中继的通信网络系统,并通过对中继链路和高空中继覆盖区域进行几何建模,推导获得了无人机在一定飞行高度的信号覆盖区域。在此基础上,基于Google Earth和Visual C++6.0软件平台,开发了一套无人机中继系统可视化网络优化软件。测试结果表明,该软件操作简便且运行稳定,能够实现无人机的静态最优布置与动态飞行路径规划,对于解决网络节点高速和大范围移动导致的网络中断问题,具有重要的工程应用价值。     

基于方向性天线的中继蜂窝网络资源复用方案

针对传统的蜂窝的缺点,中继蜂窝网络通过在基站和移动台之间引入若干中继节点,缩短了收发节点之间的通信距离,降低了传输衰落,提高了链路通信质量。基于方向性天线的中继蜂窝网络采用合理的区域划分以及资源分配方案,提高了资源的利用率,减少了系统同频干扰;系用过对系统干扰进行理论分析和仿真实验,证明了该方案的可行性。     

应用无人机实现地面无线传感器网络通信中继的探讨

提出了应用无人机实现地面无线传感器网络远程通信中继的方案,对方案的可行性进行了分析,通过与卫星中继、有人机中继的比较具体论述了无人机通信中继的必要性和优越性。分析了系统的总体结构和作战信息链路,对整个系统的关键技术即数据融合技术和数据链技术进行了探讨,并针对战场应用提出了相关的设想,为应用无人机进行战场通信中继的预先研究奠定了基础。     

无人机中继协助的有限码长隐蔽通信

由于中长距离的无线隐蔽通信中信号发射功率较大,容易被监测者检测到,针对此问题该文提出无人机(UAV)中继协助的有限码长隐蔽传输方案。首先,根据无人机通信的信道模型,推导从发射机经过无人机中继到合法接收机的信噪比(SNR),得到隐蔽传输中断概率及吞吐量的表达式;然后,分析监测者的检测性能, 即KL(Kullback-Leibler)散度,并将其作为隐蔽通信的约束条件;最后,在此约束的条件下,联合优化发射机和中继的发射功率以及无人机的飞行高度,从而最大化隐蔽通信的吞吐量。仿真结果验证了系统的隐蔽性能,并且通过与缺少无人机协助的传统方案对比,揭示所提出的无人机中继隐蔽传输方案可以有效地降低监测者的KL散度。     

无人机作为空中中继站的通信系统设计分析

无人机(UAV)中继平台具有机动性好、成本低、易于部署等特有优势可有效解决通信孤岛问题并提升无线网络的连通性及通信质量,满足多种通信业务需求.该文提出了利用无人机作为空中移动基站进行无线中继,建立远处基站与卫星的连接,从而实现星空地一体化的通讯保障,我们讨论了卫星轨道所隐含的操作约束条件,以及对无线电链路作了链接预算分...     

多无人机协作的认知通信网络中能/谱效折中优化

在无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）认知通信网络中,其能量受限和通信高吞吐量问题备受关注。然而,能量效率（Energy Efficiency,EE）的提升可能会导致频谱效率（Spectrum Efficiency,SE）的下降。针对此问题,对UAV协作认知通信网络中EE和SE的折中优化进行了研究。首先,进行了感知时间、UAV通信的发射功率和判决门限各自对SE与EE两者的优化;其次,通过二分法求解使得EE和SE最大化的感知时间值,并通过穷尽搜索法分别求解感知时间、UAV通信的发射功率和判决门限对EE和SE折中优化问题的最优参数值。在此基础上,提出一种联合参数迭代优化算法,求解EE和SE的折中优化问题。仿真实验表明,SE和EE之间存在折中的权衡,并验证了所提优化方案的有效性。     

Cooperative caching algorithm of UAV and user in UAV-assisted cellular network

Aiming at the problem of mass data content transmission and limited wireless backhaul resource of UAV in UAV-assisted cellular network,a cooperative caching algorithm for cache-enabled UAV and user was proposed.By deploying caches on UAV and user device,the popular content requested by user was cached and delivered,which alleviated the backhaul resource and energy consumption of UAV,reduced the traffic load and user delay.A joint optimization problem of UAV and user caching was established with the goal of minimizing user content acquisition delay,and decomposed into UAV caching sub-problem and user caching sub-problem,which were solved based on alternating direction method of multiplier and global greedy algorithm respectively.The iterative way was used to obtain convergent optimization result,and the cooperative caching of UAV and user was realized.Simulation results show that the proposed algorithm can effectively reduce user content acquisition delay and improve system performance.     

认知无人机辅助边缘通信的能效优化

针对无人机辅助边缘通信中的频谱资源紧缺与无人机能量受限问题,研究了最大化该场景下无人机认知通信的能量效率问题.首先,构建了无人机辅助边缘节点的认知通信网络模型;其次,提出了一种最大化无人机能效的算法,通过联合优化无人机的认知通信感知时间、飞行速度和通信距离阈值,显著提升了无人机认知通信过程中的能效;最后,通过仿真实验对...     

通信受限条件下的多节点信号快速关联算法

多节点采集信号关联是多无人机协同信号处理的关键前置步骤。为了解决通信受限条件下多节点信号快速关联问题,提出了一种基于抽取互相关检测的信号快速关联算法,各无人机节点将抽取后的信号传输至数据处理节点进行互相关判决,从而实现信号的快速关联。为了在保证关联性能的同时提升关联速度,基于方差伽马分布推导了抽取互相关检测的性能描述模型,基于该模型实现了对算法参数的优化配置。仿真结果表明,与高斯近似性能描述模型相比,所提性能描述模型更加精确,采用该模型优化的算法在满足关联性能的前提下能够有效降低通信流量需求,提升关联速度。     

考虑信息延迟的无人机分布式协同搜索算法

多无人机协同搜索是多无人机协同控制的重要内容之一,无人机协同搜索的两大问题是通讯延迟和分布式的计算环境。各无人机既要提高搜索效率又要避免碰撞。提出了一种以分布式模型预测算法为基础的搜索算法。通过引入合适的缓冲周期,安排不同的无人机分别对未来不同的时间范围进行规划。不同无人机的搜索规划在时间上不再耦合,从而解决了多机分布式计算和通讯延迟的问题。该方法的目的是实现真实环境下的分布式协同控制。最后用仿真算例验证了算法的可行性。     

无人机数据链中Turbo码研究与FPGA实现

无人机数据链系统与地面控制站进行的是遥测数据、侦察图像和遥控指令传输,因此高质量的通信是确保无人机数据链发挥效能的关键。针对无人机信道的特点和要求,研究分析了无人机信道的统计模型,重点分析了影响Turbo码性能的一些主要因素,采用硬件描述语言VerilogHDL实现了Turbo码编译码器的FPGA设计。实验结果表明,在纠错能力范围内,该设计方案能够正确纠错并译码,并且具有较高的译码速率,提高了无人机数据链的通信质量和抗干扰性能。     

中继辅助协同通信网

下一代移动通信系统对频谱有效性和功率有效性提出了更高的要求,在现有的蜂窝网结构中引入中继的协作式通信被认为是高速率高覆盖要求下最可行的改进。中继辅助协同通信网与传统蜂窝网相比在覆盖效率、运营成本以及传输容量3方面具有优势。中继辅助通信网络主要有3种典型的传输模型：三终端传输模型、两跳多中继并行传输模型、多跳多中继网络传输模型。中继辅助通信技术已在WiMAX、WINNER和3GPP等通信标准中得到深入研究,具有极为广阔的应用前景。     

A utility-based capacity optimization framework for achieving cooperative diversity in the hierarchical converged heterogeneous wireless networks

A hierarchical convergence mechanism for the heterogeneous wireless communication system via the heterogeneous cooperative relay node is presented in this paper, in which the techniques of cooperative communication and wireless relay are utilized to improve performances of the individual user and the overall converged networks. In order to evaluate the benefits of the proposal, a utility-based capacity optimization framework for achieving the heterogeneous cooperative diversity gain is proposed. The heterogeneous cooperative capacity, relay selection and power allocation theoretical models are derived individually. The joint optimization model for relay selection and power allocation is presented as well. Owing to the computation complexity, the sub-optimal cooperative relay selection algorithm, the sub-optimal power allocation algorithm and the sub-optimal joint algorithm are determined to approach the maximum overall networks' spectrum efficiency. These proposed algorithms are designed in conformance to guarantee the equivalent transmission rates of the different wireless access networks. The simulation results demonstrate that the utility-based capacity model is available for the heterogeneous cooperative wireless communication system, and the proposed algorithms can improve performances by achieving the cooperative gain and taking full advantage of the cross-layer design. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

无人机立体影像在通信中的建模应用

面向5G大连接,通信基站布局、天线布放将会有大规模调整,需要一种高效、精确、可复现的方法,对基站天线等基础设施和环境信息进行立体影像采集,形成立体影像的三维数字化点云。本文开展了多种无人机型对落地铁塔和楼顶天面两类典型基站场景的三维数字化采集和建模试验,论证了无人机通信基础设施立体影像采集系统精度满足通信工程要求,可提升勘察和规划设计的效率,累积通信行业数字资产。     

VxWorks环境下无人机半物理仿真模型机数据通信与采集

无人机飞控半物理仿真系统中,无人机模型解算计算机（简称模型机）,一方面通过通信接口驱动三轴转台实现无人机飞行姿态的仿真,另一方面通过数据采集模块实时采集由安装在转台上的陀螺传回来的无人机姿态信号及舵机信号,因此数据采集模块以及模型机与转台的通信模块在系统中起着非常关键的作用。针对VxWorks下PCI硬件板卡驱动程序不易开发这一难点,通过分析模型机与三轴转台的通信机理并结合PCI总线的特点,开发了VxWorks系统下的PCI总线RS 422串口卡以及数据采集卡驱动程序。半物理仿真实验证明,所开发的PCI通信卡和数据采集卡驱动程序通信可靠、工作稳定、误码率低、实时性高。