PG电子游戏科技有限公司-无人机竞技与智能科技解决方案

i1pcban.jpg i1pcban.jpg

企业动态

一种无人机融合控制方法及装置

2026-01-31 

分享到

  

一种无人机融合控制方法及装置(图1)

  1.一种无人机融合控制方法,其特征在于,应用于包含有多个天线元件的无人机,所述方法包括:

  确定无人机进行通信传输与雷达探测时的目标区域,以及所述雷达探测的探测精度;

  基于速率拆分多址接入rsma,确定所述无人机与所述目标区域中每一用户设备进行通信传输时的公有速率上限值,以及每一用户设备对应的私有速率上限值;

  基于预设波束赋形矩阵和预设公有速率分配向量,利用所述无人机的预设能效函数,在所述目标区域中确定所述无人机传输速率最大时的目标部署位置;其中,所述预设能效函数是根据所述无人机的传输速率和传输能耗确定的;所述预设能效函数满足预设约束条件,所述预设约束条件是基于所述雷达探测的探测精度、所述公有速率上限值和所述私有速率上限值确定的;

  基于所述目标部署位置,利用所述预设能效函数,确定所述无人机最大能效所对应的目标波束赋形矩阵以及目标公有速率分配向量;

  以所述目标波束赋形矩阵为所述预设波束赋形矩阵,所述目标公有速率分配向量为所述预设公有速率分配向量,执行所述基于预设波束赋形矩阵和预设公有速率分配向量,利用所述无人机的预设能效函数,在所述目标区域中确定所述无人机传输速率最大时的目标部署位置的步骤,直至本次确定的目标部署位置、目标波束赋形矩阵以及目标公有速率分配向量与上一次确定的目标部署位置、目标波束赋形矩阵以及目标公有速率分配向量间的误差小于预设误差阈值。

  2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于rsma,确定所述无人机与所述目标区域中每一用户设备进行通信传输时的公有速率上限值,以及每一用户设备对应的私有速率上限值的步骤,包括:

  针对每一用户设备,基于所述公有流和所述私有流,计算该用户设备的公有速率上限值,以及该用户设备的私有速率上限值。

  3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述针对每一用户设备,基于所述公有流和所述私有流,计算该用户设备的公有速率上限值,以及该用户设备的私有速率上限值的步骤,包括:

  针对每一用户设备,根据所述公有流和所述私有流,计算该用户设备公有流的第一信干噪比,并基于所述第一信干噪比,计算该用户设备公有速率上限值;

  针对每一用户设备,根据该用户设备的私有流以及其他用户设备的私有流,计算该用户设备私有流的第二信干噪比,并基于所述第二信干噪比,计算该用户设备的私有速率上限值。

  4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述公有流和所述私有流,计算该用户设备公有流的第一信干噪比的步骤,包括:

  其中,为用户设备k的公有流的第一信干噪比,表示用户设备k的公有流,为hk的共轭转置,hk为用户设备k的信道向量,xc为所述数据流中公有信息对应的预编码器,k为用户设备的数量,表示用户设备j的私有信息在用户设备k处的私有流,xj为所述数据流中用户设备j的私有信息所对应的预编码器,σn2为复高斯噪声的方差;

  所述根据该用户设备的私有流以及其他用户设备的私有流,计算该用户设备私有流的第二信干噪比的步骤,包括:

  其中,sinrk(x)为用户设备k的私有流的第二信干噪比,xk为所述数据流中用户设备k的私有信息所对应的预编码器;

  其中,max为最大值操作,x为波束赋形矩阵,β为公有速率分配向量,z为所述无人机的部署位置,k为用户设备的数量,βk为用户设备k的公有速率,xxh为无人机悬停高度为h时通信传输和雷达探测时的天线传输耗能,phov为无人机空中悬浮耗能,pcir为无人机内部电路耗能,s.t.表示约束条件,βk′为任一用户设备k′的公有速率,为用户设备k的公有速率的上限值,x0为天线传输耗能的上限,ah(θl)xxha(θl)-ζl2表示雷达l的探测精度,l为雷达的数量,ah(θl)为a(θl)的共轭转置,e为自然常数,j为虚数单位,π为圆周率,d为天线元件延均匀天线阵列的距离,λ为载波的频率,m为无人中包括的天线元件的数量,sin为正弦操作,θl为待探测目标与无人机所成角度,t为转置操作,ζl为雷达l的预设波束图形,δ为雷达探测精度阈值,为用户设备k的私有速率的上限值,为用户设备k的预设最小传输速率。

  6.一种无人机融合控制装置,其特征在于,应用于包含有多个天线元件的无人机,所述装置包括:

  第一确定模块,用于确定无人机进行通信传输与雷达探测时的目标区域,以及所述雷达探测的探测精度;

  第二确定模块,用于基于速率拆分多址接入rsma,确定所述无人机与所述目标区域中每一用户设备进行通信传输时的公有速率上限值,以及每一用户设备对应的私有速率上限值;

  第三确定模块,用于基于预设波束赋形矩阵和预设公有速率分配向量,利用所述无人机的预设能效函数,在所述目标区域中确定所述无人机传输速率最大时的目标部署位置;其中,所述预设能效函数是根据所述无人机的传输速率和传输能耗确定的;所述预设能效函数满足预设约束条件,所述预设约束条件是基于所述雷达探测的探测精度、所述公有速率上限值和所述私有速率上限值确定的;

  第四确定模块,用于基于所述目标部署位置,利用所述预设能效函数,确定所述无人机最大能效所对应的目标波束赋形矩阵以及目标公有速率分配向量;

  迭代模块,用于以所述目标波束赋形矩阵为所述预设波束赋形矩阵,所述目标公有速率分配向量为所述预设公有速率分配向量,调用所述第三确定模块执行所述基于预设波束赋形矩阵和预设公有速率分配向量,利用所述无人机的预设能效函数,在所述目标区域中确定所述无人机传输速率最大时的目标部署位置的步骤,直至本次确定的目标部署位置、目标波束赋形矩阵以及目标公有速率分配向量与上一次确定的目标部署位置、目标波束赋形矩阵以及目标公有速率分配向量间的误差小于预设误差阈值。

  获取子模块,用于获取所述无人机与所述目标区域中每一用户设备通信传输的数据流;

  PG电子手机版

  拆分子模块,用于基于rsma将所述数据流拆分为公有流和每一用户设备所对应的私有流;

  计算子模块,用于针对每一用户设备,基于所述公有流和所述私有流,计算该用户设备的公有速率上限值,以及该用户设备的私有速率上限值。

  8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述计算子模块,具体用于针对每一用户设备,根据所述公有流和所述私有流,计算该用户设备公有流的第一信干噪比,并基于所述第一信干噪比,计算该用户设备公有速率上限值;针对每一用户设备,根据该用户设备的私有流以及其他用户设备的私有流,计算该用户设备私有流的第二信干噪比,并基于所述第二信干噪比,计算该用户设备的私有速率上限值。

  9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述计算子模块,具体用于利用以下公式,计算该用户设备公有流的第一信干噪比:

  其中,为用户设备k的公有流的第一信干噪比,表示用户设备k的公有流,为hk的共轭转置,hk为用户设备k处的信道向量,xc为所述数据流中公有信息对应的预编码器,k为用户设备的数量,表示用户设备j的私有信息在用户设备k处的私有流,xj为所述数据流中用户设备j的私有信息所对应的预编码器,σn2为复高斯噪声的方差;

  所述计算子模块,具体用于利用以下公式,计算该用户设备私有流的第二信干噪比:

  其中,sinrk(x)为用户设备k的私有流的第二信干噪比,xk为所述数据流中用户设备k的私有信息所对应的预编码器;

  其中,max为最大值操作,x为波束赋形矩阵,β为公有速率分配向量,z为所述无人机的部署位置,k为用户设备的数量,βk为用户设备k的公有速率,xxh为无人机悬停高度为h时通信传输和雷达探测时的天线传输耗能,phov为无人机空中悬浮耗能,pcir为无人机内部电路耗能,s.t.表示约束条件,βk′为任一用户设备k′的公有速率,为用户设备k的公有速率的上限值,x0为天线传输耗能的上限,ah(θl)xxha(θl)-ζl2表示雷达l的探测精度,l为雷达的数量,ah(θl)为a(θl)的共轭转置,e为自然常数,j为虚数单位,π为圆周率,d为天线元件延均匀天线阵列的距离,λ为载波的频率,m为无人中包括的天线元件的数量,sin为正弦操作,θl为待探测目标与无人机所成角度,t为转置操作,ζl为雷达l的预设波束图形,δ为雷达探测精度阈值,为用户设备k的私有速率的上限值,为用户设备k的预设最小传输速率。

  本发明实施例提供了一种无人机融合控制方法及装置。确定目标区域,以及雷达探测的探测精度;确定公有速率上限值,以及私有速率上限值;基于预设波束赋形矩阵和预设公有速率分配向量,利用无人机的预设能效函数,在目标区域中确定目标部署位置;基于目标部署位置,利用预设能效函数,确定目标波束赋形矩阵以及目标公有速率分配向量;执行基于预设波束赋形矩阵和预设公有速率分配向量,利用无人机的预设能效函数,在目标区域中确定无人机的目标部署位置的步骤,直至误差小于预设误差阈值。通过本发明实施例提供的技术方案,有效保证无人机在综合通信功能与雷达探测功能后,在保证传输速率的前提下,有效减少无人机的能耗,提高无人机的续航能力。