申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2023-05-25

公开（公告）日：2023-08-22

公开（公告）号：CN116634451A

主分类号：H04W16/18

分类号：H04W16/18;H04W24/02;H04W28/22;H04B7/0456

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2023.09.08#实质审查的生效;2023.08.22#公开

摘要：本发明是一种复杂月面地形下飞跃探测器动态部署策略与资源分配方法，属于无线通信技术领域。本发明针对以飞跃探测器为空中基站的速率分割多址下行传输系统，根据月表山丘、凹坑信息与月面巡视器位置，建立飞跃器视距通信飞行空域模型，建模表示为对飞跃器位置的线性约束，以避免飞跃器与月面巡视器之间的通信链路被山丘遮挡；计算每个月面巡视器节点解码消息的可达率；构建通过联合求解飞跃器位置、预编码与速率分配以最大化最小节点可达率的优化问题，并进行优化求解。本发明可保证对月面巡视器通信服务的公平性覆盖，提升系统可达率，可实现更高的系统容量，提升了系统通信容量，解决了飞跃器通信覆盖不公平及月表通信链路受阻的技术问题。

主权项：1.一种复杂月面地形下飞跃探测器动态部署策略与资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、构建采用飞跃器搭载通信基站为月面巡视器提供下行通信服务的系统模型，其中，飞跃器搭载一个通信基站充当空中基站；步骤二、根据月表山丘、凹坑信息与月面巡视器位置，建立飞跃器视距通信飞行空域模型；其中，将飞跃器视距通信飞行空域建模表示为对飞跃器位置的线性约束，包括：将月表的山丘和凹坑视为多个半空间相交的结果，将山丘或凹坑建模为多个包裹山丘或凹坑的立方体；对飞跃器与月面巡视器的通信链路被山丘或凹坑遮挡的情形，根据射线与面相交的数学理论，计算在飞跃器与月面巡视器之间不被遮挡时对飞跃器位置的线性约束，其中，射线是指从月面巡视器出发的射线，面是指某一立方体的面；设得到的飞跃器位置x的线性约束表示如下： 其中，x,y,z为飞跃器位置坐标，D表示研究区域范围，h0为飞跃器最低飞行高度，为山丘或凹坑与月面巡视器的组合，第i个组合中包含的遮挡关系集合为针对第i个组合中第r种遮挡关系下的飞跃器位置的线性约束为air、bir为在该遮挡关系下由射线与面相交计算的参数；上角标T表示转置；步骤三、飞跃器使用速率分割多址接入技术，同一时刻在同一频段向所有月面巡视器发送信息，其中包括公有消息与私有消息，计算每个月面巡视器解码消息的可达率；步骤四、构建通过联合求解飞跃器位置、预编码与速率分配以最大化最小可达率的优化问题，表示如下：目标函数为：最大化最小可达率R；约束条件为：约束1:约束2:约束3:约束4:约束5:其中，集合为月面巡视器编号的集合，Rk为月面巡视器k的可达率，Ck为月面巡视器k的公有可达率比例，为月面巡视器k解码公有消息流的可达率，tr表示矩阵的迹，Pt为飞跃器的最大发射功率；P为飞跃器的预编码矩阵；上角标H表示共轭转置；步骤五、等价转换飞跃器飞行空域的约束条件，构建罚函数松弛问题，将步骤四的优化问题转化为如下优化问题：目标函数为：约束条件为：约束1-4；约束6:约束7:约束9:x∈{x,y,z|0≤x≤D,0≤y≤D,h0≤z}约束10:其中，集合C＝{C1,...,CK}，{lir}为引入的整数辅助变量，η为引入的惩罚系数，Θ为设置的常数；步骤六、对步骤五的优化问题进行求解，联合优化飞跃器的部署位置x、飞跃器的预编码矩阵P、月面巡视器的公有速率分配比例C，以最大化最小的可达率R。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 复杂月面地形下飞跃探测器动态部署策略与资源分配方法

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