恭喜西安电子科技大学;中国地震应急搜救中心;应急管理部大数据中心程文驰获国家专利权
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龙图腾网恭喜西安电子科技大学;中国地震应急搜救中心;应急管理部大数据中心申请的专利多层无人机集群中基于RIS模型的无人机资源分配方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114599098B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-14发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210187228.0,技术领域涉及:H04W72/044;该发明授权多层无人机集群中基于RIS模型的无人机资源分配方法是由程文驰;张晗昀;张涛;陈虹;袁蓉;马辉;任智源;秦凡;吕瑞瑞;曲旻皓设计研发完成,并于2022-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本多层无人机集群中基于RIS模型的无人机资源分配方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种多层无人机集群中基于RIS模型的无人机资源分配方法,其实现步骤为:1.在多层无人机集群网络每一层的每一架无人机上加装RIS;2.获得复合信道的信道特征;3.生成概率密度分布;4.生成功率优化模型;5.求解功率优化模型,地面发射端分配功率给每个无人机。本发明通过在每一层的每一架无人机上加装RIS,由此解决传统多层无人机集群资源分配方法中用户容量较小的问题。本发明生成基于RIS模型的多层无人机集群瞬时信道功率增益的概率分布,并代入到功率优化模型中,使多层无人机集群的信道模型和功率分配方案可以适应恶劣环境。
本发明授权多层无人机集群中基于RIS模型的无人机资源分配方法在权利要求书中公布了:1.一种多层无人机集群中基于RIS模型的无人机资源分配方法,其特征在于,在多层无人机集群网络每一层的每一架无人机上加装可重构智能表面RIS,生成总体信道的瞬时信道功率增益的概率密度函数;该分配方法的步骤包括如下:步骤1,在多层无人机集群网络每一层的每一架无人机上加装RIS;步骤2,获得复合信道的信道特征:2a地面发送端发送一个前导信号到中继集群的每个无人机中继,每个无人机中继将前导信号发射回地面发射端,地面发送端计算地面发送端发送到该中继集群的通信信号所经历的瞬时路损雨衰值,所述中继集群是指一个携带RIS的多架无人机中继组成的多层无人机集群;2b每一个无人机中继发送一个前导信号到地面接收端,地面接收端将前导信号发射回中继集群的每一个无人机中继,每一个无人机中继计算每一个无人机中继发送到地面接收端的通信信号所经历的瞬时路损雨衰值,拟合Fisher-SnedecorF信道模型中每一个无人机中继发送到地面接收端的通信信号的阴影衰落因子和多径衰落因子;2c每一个无人机中继将该无人机中继端到地面接收端的瞬时路损雨衰值、阴影衰落因子和多径衰落因子发送到地面发送端,地面发送端利用Fox’sH函数,得到地面发送端到中继集群再到地面接收终端的总体信道的信道特征HPDF;每一架无人机作为空中中继时,复合信道的信道特征HPDF是按照下述步骤生成的:第一步,地面发送端发送一个前导信号到中继集群的每个无人机中继,每个无人机中继将前导信号发射回地面发射端,地面发送端计算地面发送端发送到该中继集群的通信信号所经历的瞬时路损雨衰值;地面发送端V发送到第p层第k个无人机中继D的通信信号所经历的瞬时路损雨衰值表示为表示地面发射终端到第p层第k个无人机中继的距离,α表示复合信道的路径损耗因子,表示地面发射终端到第p层第k个无人机中继的路径损耗,ArVD,p,k表示地面发射终端到第p层第k个无人机中继的降雨损耗,所述中继集群是指一个携带RIS的多架无人机中继组成的多层无人机集群;第二步,每一个无人机中继发送一个前导信号到地面接收端,地面接收端将前导信号发射回中继集群的每一个无人机中继,每一个无人机中继计算每一个无人机中继发送到地面接收端的通信信号所经历的瞬时路损雨衰值,拟合Fisher-SnedecorF信道模型中每一个无人机中继发送到地面接收端的通信信号的阴影衰落因子和多径衰落因子;第p层第k个无人机中继发送到地面接收端的通信信号所经历的瞬时路损雨衰值表示为表示第p层第k个无人机中继到地面接收终端的距离,表示第p层第k个无人机中继到地面接收终端的路径损耗,ArDU,p,k表示第p层第k个无人机中继到地面接收终端的降雨损耗,mp,k,n表示第p层第k个无人机中继上第n个RIS到接收端的多径衰落因子,msp,k,n表示第p层第k个无人机中继上第n个RIS到接收端的阴影衰落因子;第三步,每一个无人机中继将该无人机中继端到地面接收端的瞬时路损雨衰值、阴影衰落因子和多径衰落因子发送到地面发送端,地面发送端利用Fox’sH函数,得到地面发送端到中继集群再到地面接收终端的总体信道的信道特征HPDF;HPDF的表达式如下: 其中, 表示复合信道中第p层第k个无人机中继的所经历的路损和雨衰,表示第p层第k个无人机中继上第n个RIS到地面接收终端的平均功率增益,步骤3,生成概率密度分布fh如下: 其中,h表示地面接收终端接收信号的瞬时功率增益,P表示多层无人机集群的总层数,Π表示连乘操作,p表示多层无人机集群的层数的序号,K表示第p层无人机中无人机的总数,k表示第p层第k个无人机中继对应的序号,N表示第p层第k个无人机中继上RIS的总数,n表示第p层第k个无人机中继上第n个RIS对应的序号,Γ表示gamma函数求值操作,mp,k,n表示第p层第k个无人机中继上第n个RIS到接收端的多径衰落因子,msp,k,n表示第p层第k个无人机中继上第n个RIS到接收端的阴影衰落因子;步骤4,生成功率优化模型如下: 其中,P表示地面发射终端发射功率的模型,表示使得括号中表达式值最大的地面发射终端发射的瞬时信号的功率Ph,B表示地面发射端发射信号的带宽,h表示地面接收终端接收信号的瞬时功率增益,δ表示复合信道噪声功率的均方根值,s.t.表示地面发射终端发射功率的模型的受限条件,表示地面发射终端发射信号的平均功率值,Phm表示地面发射终端发射信号的功率的峰值;步骤5,求解功率优化模型,地面发射端分配功率Ph给每个无人机中继如下: 其中,h0表示地面发射端到中继再到地面接收终端的瞬时信道增益门限,λ表示地面发射端根据限定的功率分配参数。
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