混合轨迹优化下的全双工无人机中继通信技术研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着现在科技的进步，无人机在飞行高度，续航时间等方面有了很大的提升，同时无人机在监视，侦察，通信等诸多领域的需求不断增长。得益于无人机能力，如快速移动性和机载能力，特别是与地面通信系统相比，无人机通信具有链路质量优越、飞行轨迹完全可控、网络灵活性大等新优势，因此在通信基础设施暂时不可用的地区，可以使用无人机作为中继点在短时间内构建通信网络，实现信息的传递。但在实践中，由于实际尺寸、重量和机载电池容量，无人机耗能一直是个不小的问题，为了解决这一问题，本课题通过对无人机的飞行速度，飞行轨迹进行综合调整，在信息能够完全传输的前提下，计算实现无人机能耗最小化。解决能耗问题后，未来组网通信中，以无人机作为中继进行通信将具有很大优势。

参考文献：

[1]zeng y, zhang r and lim t j. wireless communications withunmanned aerial vehicles: opportunities and challenges[j]. ieee communicationsmagazine, 2016, 54(5): 36-42.

2. 研究内容和问题

考虑由一个源节点、一个目的节点和一个全双工无人机中继系统节点构成的无人机中继通信系统。

源节点在无人机中继的帮助下，在规定的时间内将q比特数据传递给目的节点。

根据源节点待传输信息比特数和源节点与目的地节点之间的距离，对无人机中继的飞行速度和飞行轨迹进行联合调整，在满足源节点待发送信息能够完全传输至目的地节点的条件下，实现无人机总飞行能耗的最小化。

3. 设计方案和技术路线

考虑无人机的飞行轨迹可以分为两种模式，即，匀速直线轨迹飞行模式和匀速圆形轨迹飞行模式。

通过设计匀速直线轨迹和匀速圆形轨迹混合的飞行模式的设计，在满足源节点待发送信息能够完全传输至目的地节点的条件下，实现无人机总飞行能耗的最小化。

课题采用递进式优化方法进行求解，将无法求解的原优化问题，分解为若干个子问题。

4. 研究的条件和基础

对matlab软件有一定的了解，能利用该软件进行数值计算和仿真实验。

有一定的英文基础，四六级成绩良好，具备单独阅读英文文献并理解的能力。

已学过通信原理和数字信号处理等课程。