[发明专利]一种无人机对地通信传播路径随机生灭的动态模拟方法

说明书

本发明公开了一种无人机对地通信传播路径随机生灭的动态模拟方法，属于无线信息传输领域。该动态模拟方法通过考虑无人机和接收机之间的移动性、通信高度以及时变场景等因素，可有效模拟不同传播路径的动态生灭过程。本发明无人机对地通信传播路径随机生灭的动态模拟方法具有操作简单、计算速度快的特点。

技术领域

本发明属于无线信息传输领域，具体地涉及一种无人机对地通信传播路径随机生灭的动态模拟方法。

背景技术

近年来，无人机因其在通信中继、无线覆盖和数据传输等实际应用领域中的低成本和高灵活性而广受关注。无人机对地通信过程中，由于建筑物和地形地貌等因素，收发端之间的传播路径较为复杂，包括视距路径、地面反射路径以及散射路径等。此外，由于无人机的大范围快速移动，散射体对传播路径的遮挡存在一定随机性，导致传播路径并不是始终存在的，而是呈现动态的随机生灭现象。为了更好地实现无人机通信系统的性能评估和方案设计，需要对传播路径随机生灭过程进行精确建模和动态模拟。

目前，关于无线信道传播路径动态生灭的研究相对较少，大部分研究结果只适用传统的地面通信，并未考虑收发端移动以及通信高度的影响，不适用于无人机对地通信的场景。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种无人机对地通信传播路径随机生灭的动态模拟方法，该动态模拟方法综合考虑无人机和接收机之间的移动性、通信高度以及时变场景等因素，可有效模拟不同传播路径的动态生灭过程。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无人机对地通信传播路径随机生灭的动态模拟方法，具体包括如下步骤：

(1)用户设置无人机和接收机的位置以及通信状态，具体包括如下参数：无人机对地通信场景的无人机速度v^TX(t)、无人机俯仰角θ^TX(t)、初始无人机高度h^TX(t₀)、接收机速度v^RX(t)、接收机俯仰角θ^RX(t)、初始接收机高度h^RX(t₀)、无人机与接收机间的初始通信距离d^RX(t₀)、持续时间T、采样率f_s以及地面场景参数ψ∈{α,β,γ}，其中，α为建筑物面积占地面场景总面积的比例，β为单位面积内建筑物的平均数量，γ为建筑物高度特征系数；

(2)根据无人机速度v^TX(t)、无人机俯仰角θ^TX(t)、初始无人机高度h^TX(t₀)计算任意时刻无人机的高度h^TX(t)，根据接收机速度v^RX(t)、接收机俯仰角θ^RX(t)、初始接收机高度h^RX(t₀)计算任意时刻接收机的高度h^RX(t)，并根据初始通信距离d^RX(t₀)以及无人机速度v^TX(t)、无人机俯仰角θ^TX(t)、接收机速度v^RX(t)、接收机俯仰角θ^RX(t)计算通信距离d^RX(t)；

(3)根据初始无人机高度h^TX(t₀)、初始通信距离d^RX(t₀)、初始接收机高度h^RX(t₀)、建筑物高度特征系数γ获取初始时刻不同路径的存在概率Pⁱ(t₀)，i∈{LoS，GS，SB}，LoS表示视距路径，GS表示地面反射路径，SB表示单跳散射路径；