恭喜南京邮电大学孙君获国家专利权
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龙图腾网恭喜南京邮电大学申请的专利基于无人机通感一体化的传输路径构建方法、干扰分析方法及干扰消除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:CN119232300B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-03-18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:202411758213.0,技术领域涉及:H04B17/391;该发明授权基于无人机通感一体化的传输路径构建方法、干扰分析方法及干扰消除方法是由孙君;徐金童设计研发完成,并于2024-12-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于无人机通感一体化的传输路径构建方法、干扰分析方法及干扰消除方法在说明书摘要公布了:本发明公开了基于无人机通感一体化的传输路径构建方法、干扰分析方法及干扰消除方法,步骤1、建立无人机通感一体化场景和多输入多输出通信信道模型,由两架无人机、一个基站、多个用户和移动目标组成;步骤2、建立无人机、基站与各自用户接收端之间通信信道模型;步骤3、建立无人机感知信道模型。本发明定义了在无人机通感一体化场景下的各个通信信号和感知信号的数学公式,明确了无人机,基站以及用户的作用,然后设计了通信信号和感知信号的传输路径,最后在此系统和路径下分析了不同的干扰,并提供两种干扰消除方法,并把各用户之间,无人机之间以及用户和无人机之间的干扰用热图表示,根据热图不同的干扰程度选取干扰消除方法。
本发明授权基于无人机通感一体化的传输路径构建方法、干扰分析方法及干扰消除方法在权利要求书中公布了:1.一种基于无人机通感一体化的传输路径的构建方法,其特征在于,具体的实施步骤包括以下:步骤1、建立无人机通感一体化场景和多输入多输出通信信道模型,由两架无人机、一个基站、多个用户和移动目标组成;步骤2、建立无人机、基站与各自用户接收端之间通信信道模型;步骤3、建立无人机感知信道模型;步骤1中,多输入多输出通信信道模型的输入和输出关系为: ;其中,y表示接收端的接收到的所有通信信号,H表示各个信道增益,n表示高斯白噪声; ;其中,表示第一个发射天线到第一个接收天线的信道增益,表示第二个发射天线到第一个接收天线的信道增益,表示第一个发射天线到第二个接收天线的信道增益,表示第二个发射天线到第二个接收天线的信道增益,所以上述的多输入多输出通信信道模型表示为: ;其中,表示第一个接收端接收到的通信信号,表示第二个接收端接收到的通信信号; 表示第一个发射天线发射的通信信号,表示第二个发射天线发射的通信信号,表示第一个接收端下的高斯白噪声,表示第二个接收端下的高斯白噪声;步骤2中,在发送端与用户接收端通信之间,存在视距链路和非视距链路,在视距链路这种情况下,信号直接从发送端传输到接收端,而不经过任何障碍物的反射、衍射或穿透,在视距链路下的路径损耗建模为: ;其中,m表示用户,t表示传输时间,表示视距链路的路径损耗,表示路径损耗因子,表示自由空间距离,表示载波频率,c表示光速,表示视距链路的阴影衰落损耗;在非视距链路情况下,当发送端和接收端之间存在障碍物时,信号会经历反射、衍射和穿透损耗,在非视距链路下的路径损耗建模为: ;其中,表示非视距链路的路径损耗,表示路径损耗因子,表示非视距链路的阴影衰落损耗;结合视距链路和非视距链路两种情况,基站与它对应的用户接收端的平均路径损耗建模为: ;其中,表示平均路径损耗模型,表示t时间内基站与它对应用户之间视距链路传输的概率,表示t时间内基站与它对应用户之间非视距链路传输的概率,接着对视距链路传输概率进行建模为: ;其中,表示基站在时间t内距与它对应用户的距离;基站与用户之间通信信道链路为: ;其中,表示在时间t内基站与它对应用户接收端的通信链路,表示路径损失系数,表示平均路径损耗模型;无人机与它对应的用户接收端的平均路径损耗建模为: ;其中,表示平均路径损耗模型,表示t时间内无人机与它对应用户之间视距链路传输的概率,表示t时间内无人机与它对应用户之间非视距链路传输的概率,接着对视距链路传输概率进行建模为: ;其中,表示无人机与它对应用户之间的夹角,,表示与周围环境相关的常数,再对无人机和用户之间的夹角进行建模: ;其中,H表示假设的无人机固定高度,表示无人机在时间t内距与它对应用户接收端的距离;无人机与它对应用户的通信信道链路为: ;其中,表示在时间t内无人机与它对应用户的通信链路,表示路径损失系数,表示平均路径损耗模型;步骤3中,无人机与移动目标之间的感知链路建模为: ;其中,表示t时间内无人机与移动目标的感知链路,表示t时间内无人机与移动目标的距离,接着对进行建模: ;其中,表示发送天线增益,表示接收天线增益,表示雷达发送信号波长,表示目标的雷达截面积;对传输路径的构建方法中产生的干扰进行分析,具体方法包括有,无人机发送端TX1和基站发送端TX2分别对应用户接收端RX1和用户接收端RX2,无人机是通感一体化,在发送端TX1也发送感知信号,对应的接收端是无人机接收端RX3,设TX1发送有用通信信号为: ;接收信号是通过多条路径后在接收端处叠加以及加上信号直射分量,RX1接收到的有用通信信号表示为: ;其中,表示不同路径信号的幅度时变衰减,由路径损耗和阴影衰落确定;表示不同路径的信号路径传输时延,表示不同路径的多普勒相移;相比于原始信号,第n路多径信号的相位变化量为: ;代入,得到: ;设TX2发射有用通信信号为: ;其中,A表示有用信号的幅度,表示有用信号的频率,从TX2发出的通信信号到达RX2接收端的信号为: ;其中,表示第i条路径上的衰减,表示第i条路径上的时延;设雷达发射线性调频感知信号: ;其中,t表示时间,表示感知信号幅度,表示矩形信号宽度,K表示线性调频系数,表示矩形信号, ;雷达在碰到移动目标后产生的目标回波信号为: ;其中,表示目标信号的起伏变化,表示移动目标与雷达的距离,表示多普勒频移;RX1和RX2接收端以及无人机接收端RX3接收到的所有信号为: ;对于RX1来说,是它的干扰信号,同理,对于RX2来说,是它的干扰信号,对于RX3来说,是它的干扰信号;还包括有,信干噪比指在通信系统中接收到的有用信号的功率与接收到的干扰信号和噪声的总功率之比,是衡量通信系统性能的一个重要指标,信干噪比的基本表达式为: ;其中,表示接收的有用信号功率,表示接收的干扰功率,表示热噪声;热噪声为白噪声,它在接收端的噪声功率表示为: ;其中,表示玻尔兹曼常数,表示为噪声源的温度,表示滤波器的噪声等效,表示滤波器的峰值增益或损耗;对于RX1来说有用信号功率是TX1发出的通信信号经过不同路径到达接收端的信号功率之和,即为: ;其中,表示从TX1发射端到RX1接收端视距路径下的通信信号功率,表示从TX1发射端到RX1接收端非视距下的通信信号功率,对建模为: ;其中,表示TX1通信信号发射天线功率,表示发送天线增益,表示接收天线增益,表示TX1发射的通信信号波长,表示TX1发射端与RX1接收端的距离,表示与传播无关的损耗,对建模为: ;其中,表示路径损耗系数,表示信号从TX1发射端到RX1接收端的其他路径距离;同理,对于RX2来说有用通信信号功率为: ;其中,表示从TX2发射端到RX2接收端视距路径下的通信信号功率,表示从TX2发射端到RX2接收端非视距下的通信信号功率,对建模为: ;其中,表示TX2通信信号发射天线功率,表示发送天线增益,表示接收天线增益,表示TX2发射的通信信号波长,表示TX2发射端与RX2接收端的距离,表示与传播无关的损耗,对建模为: ;其中,表示路径损耗系数,表示信号从TX2发射端到RX2接收端的其他路径距离;雷达信号的功率表示为: ;其中,表示为雷达信号功率,表示雷达发射天线的增益,表示目标雷达接收天线的增益,表示雷达的波长,表示雷达的截面积,表示雷达的发射功率,表示无人机与移动目标的距离,雷达信号遇到移动目标后的反射功率为: ;其中,表示反射功率,表示反射系数,表示回波损耗;TX1发送的通信信号和感知信号在传输过程中产生的自干扰: ;其中,表示通信信号和感知信号的干扰功率; ;其中,表示通信信号和感知信号的干扰功率;反射信号和通信信号在传输过程中的互干扰: ;反射信号和通信信号在传输过程中的互干扰: ;所以在RX1的信干噪比为: ;其中,表示在RX1的干扰信号功率,表示通信信号与感知信号的自干扰功率,同理,在RX2的信干噪比为: ;其中,表示在RX2的干扰信号功率,表示通信信号与感知信号的自干扰功率,在无人机RX3接收端的信干噪比为: ;其中,表示在无人机端的干扰信号功率,表示反射信号与两个通信信号之间的互干扰功率,得出无人机通感一体化系统的总信干噪比为: 。
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