[发明专利]基于定时机制的全局最优中继位置搜寻方法及系统

说明书

本发明适用于无线通信技术领域，提供了基于定时机制的全局最优中继位置搜寻方法，步骤包括：A，移动中继接收来自源端发送的测试信号并进行放大后转发至目的端；B，目的端根据接收到的信号计算通信性能并比较，并根据比较结果生成单比特信息反馈至移动中继；C，移动中继根据反馈的单比特信息计算下一时刻位置并移动至该位置，然后接收来自源端发送的测试信号并进行放大后转发至目的端，重复步骤B‑C，直至找到全局最优中继位置。本发明无需知道源端和目的端的位置信息，仅仅依靠移动中继自身的定位功能和目的端反馈单比特信息就能够在全局范围内找到最佳的中继位置，相比于现有算法，所受到的限制减少了，适用场景扩大。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种基于定时机制的全局最优中继位置搜寻方法及系统。

背景技术

通信中继用来转发不同的节点之间发出的信息，扩大了通信范围，提高了通信系统的性能。陆地无线电通信很容易被障碍物遮挡和屏蔽，飞机、卫星及无人机(UnmannedAerial Vehicles，UAVs)可以充当通信中继，因为机载中继可以在崎岖的山区或市区有效地为需要相互通信的双方建立起连接。近年来，使用无人机作为通信中继的问题已吸引不少学者的关注和研究，同时其应用也十分广泛。

现有的应用于移动中继位置搜寻的算法主要有：如图1a，基于GPS去测量源端(S)和目的端(D)的位置信息,移动中继再利用该信息去搜寻最佳中继位置；基于扰动的极值搜索控制(Extremum Seeking Control，ESC)算法；如图1b，基于机载多天线的算法。现有的移动中继位置搜寻算法都可以使移动中继找到最佳的中继位置，但是这些算法的适用范围也存在一定的不足和缺陷，主要体现在：(1)源端(S)和目的端(D)都需要GPS来测量自身的位置并将该位置信息告知移动中继，也就是说，在这样的中继通信系统中，源端(S)、目的端(D)和移动中继三者都需要依赖GPS，而依赖于GPS容易受到攻击，也可能遭受GPS欺骗或干扰而导致中继通信失败，更重要的是，在很多特殊情况下通信双方没有GPS功能或者GPS设备已损坏，如自然灾害导致GPS设备损坏。(2)使用机载多天线对信号到达角(DOA)进行估计来搜寻最佳中继位置，容易出现估计误差，且增加了无人机通信设备的复杂度和算法复杂度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于定时机制的全局最优中继位置搜寻方法及系统，旨在解决现有移动中继在中继位置寻找过程中依赖GPS，使用机载天线容易导致估计误差的问题。

本发明是这样实现的，一种基于定时机制的全局最优中继位置搜寻方法，步骤包括：

步骤A，单个移动中继位于测试场所的固定高度平面内的任意位置开始测试，以起始位置为初始化位置，将所述初始化位置记录为已知最佳位置并存在移动中继的内存中，然后接收来自源端发送的测试信号并进行放大，将放大的测试信号转发至目的端，目的端计算第一次接收到的信号通信性能，并将所述第一次接收到的信号通信性能记录为已知最佳通信性能保存在目的端的内存中；

步骤B，目的端根据每次接收到的信号计算通信性能，并根据计算的通信性能与保存的已知最佳接收信号通信性能的比较结果生成单比特信息反馈至所述移动中继；所述单比特信息包括性能是否提高的信息，所述已知最佳接收信号通信性能为已测试的最好通信性能；

步骤C，所述移动中继根据反馈的单比特信息计算下一时刻位置并移动至该下一时刻位置，然后接收来自源端发送的测试信号并进行放大，将放大的测试信号转发至目的端，重复步骤B-C，直至找到全局最优中继位置。

进一步地，步骤B中，目的端根据接收的信号计算通信性能，然后将所述通信性能与自身内存保存的已知最佳接收信号的通信性能进行比较，根据比较结果更新内存中保存的已知最佳接收信号的通信性能，并生成单比特信息反馈至所述移动中继。

进一步地，步骤C具体包括：