[发明专利]信息与能量协同传输的通信方法、装置、无人机及系统

权利要求书

1.一种信息与能量协同传输的通信方法，其特征在于，应用于信息与能量协同传输的协作通信系统，所述系统包括：源点发射器、终点接收器以及作为所述源点发射器与所述终点接收器之间通信中继的无人机，所述无人机还用于从所述源点发射器所发送的源信号中收集能量；所述方法包括：

初始化所述无人机的功率分布、飞行轨迹以及所述源点发射器与所述终点接收器之间的第一协作吞吐量，其中，所述功率分布包括所述无人机在每个时间节点时的输出功率值，所述飞行轨迹为所述无人机包括在每个时间节点时的位置信息；

根据所述功率分布、所述飞行轨迹以及所述第一协作吞吐量优化计算所述无人机的最佳决策分布、最佳功率分布以及最佳飞行轨迹，其中，所述最佳决策分布包括所述无人机在每个时间节点时的工作状态，所述工作状态为作为所述源点发射器与所述终点接收器之间通信中继的无人机或从所述源点发射器所发送的源信号中收集能量；

根据所述最佳决策分布、所述最佳功率分布以及所述最佳飞行轨迹进行协作通信，以使所述源点发射器与所述终点接收器之间的协作吞吐量最大化；

所述根据所述功率分布、所述飞行轨迹以及所述第一协作吞吐量优化计算所述无人机的最佳决策分布、最佳功率分布以及最佳飞行轨迹，包括：

根据所述功率分布以及所述飞行轨迹优化计算所述无人机的决策分布；

根据所述决策分布以及所述飞行轨迹更新所述功率分布；

根据所述决策分布以及所述功率分布更新所述飞行轨迹；

根据所述决策分布、所述功率分布以及所述飞行轨迹计算所述源点发射器与所述终点接收器之间的第二协作吞吐量；

判断所述第二协作吞吐量与所述第一协作吞吐量之差是否小于预设的容差值；

若判断结果为是，则输出所述决策分布、所述功率分布以及所述飞行轨迹分别作为所述无人机的所述最佳决策分布、所述最佳功率分布以及所述最佳飞行轨迹。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述第二协作吞吐量与所述第一协作吞吐量之差是否小于预设的容差值，判断结果为否；

将所述第一协作吞吐量更新为所述第二协作吞吐量；

根据所述功率分布以及所述飞行轨迹优化计算所述无人机的决策分布；

根据所述决策分布以及所述飞行轨迹更新所述功率分布；

根据所述决策分布以及所述功率分布更新所述飞行轨迹；

根据所述决策分布、所述功率分布以及所述飞行轨迹更新所述源点发射器与所述终点接收器之间的第二协作吞吐量；

判断所述第二协作吞吐量与所述第一协作吞吐量之差是否小于预设的所述容差值；

若判断结果为是，则输出所述决策分布、所述功率分布以及所述飞行轨迹分别作为所述无人机的所述最佳决策分布、所述最佳功率分布以及所述最佳飞行轨迹。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述功率分布以及所述飞行轨迹计算所述无人机的决策分布，包括：

将所述决策分布的决策变量松弛为0到1的连续变量，以使所述决策分布的优化计算问题转化为线性规划问题；

对所述线性规划问题进行求解以获得所述决策分布。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述决策分布以及所述飞行轨迹更新所述功率分布，包括：

根据拉格朗日乘子法将所述功率分布的优化计算问题转化为拉格朗日对偶方程求解问题；

对所述拉格朗日对偶方程进行最优解的求解以获得所述功率分布。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述决策分布以及所述功率分布更新所述飞行轨迹，包括：

根据所述决策分布以及所述功率分布计算所述无人机单位时间内的轨迹增量；

根据所述飞行轨迹中的初始位置参数以及所述轨迹增量更新所述飞行轨迹。