无人机辅助的6G智能网络

为了满足日益增长的通信业务需求,国内外学者已经开始投入对6G的研究.6G网络能够为用户提供更广泛的通信覆盖和更快速可靠的通信服务,同时也对灾区应急和无人区通信等方面的网络覆盖带来了挑战.无人机通信能为6G网络提供经济、可靠、灵活的补充方案,但也对6G网络的部署和资源管控提出了更高的要求.本文从6G网络的愿景和需求出发,...     

基于5G网络的无人机通信方案研究

近年来我国随着科技进步的发展,无人机在商用领域以及个人领域都呈井喷式发展,而5G网络技术的发展无疑为无人机行业的发展提供了新的机遇。文章提出了基于5G网络的无人机通信方案,具体包括无人机的信道建模、通信基站的信号增强方案、干扰抑制方案以及搭建系统仿真平台,以期为各行业的无人机通信部署提供参考。     

基于无人机的6G通感算研究概述

无人机因为具备视距链接、部署灵活、覆盖范围广等诸多优势，已成为实现6G通感算一体化的平台。首先介绍了基于无人机的6G通感算的背景和应用场景，随后深入探讨了基于无人机平台的通感算融合所面临的典型问题，包括基于理论的通感算一体化系统的性能度量问题和无人机场景下的主要优化问题，接着总结了优化问题的解决方案。最后，提出了基于无人机的6G通感算一体化系统当前面临的挑战和未来的研究方向。     

基于6G网络的通信感知一体化

6G实现智能化需要感知技术从环境中获取并利用信息。通过感知提供的环境知识获取信道重建信息,有助于提升通信效率,6G有望在系统中集成通信与感知。但是,通信感知一体化在实际应用中仍存在关键挑战,如空口设计、联合波形优化、硬件失真及共享等。对通信感知一体化无线网络使能的多节点感知场景下的环境重建进行研究,提出了基于散射群组假设的多站多态感知架构。并引入散射群跟踪方案,以重构通信信道的参数及状态。最后通过实测数据验证了分米级感知精度和度级信道重构。     

无人机隐蔽通信网络研究综述

无人机通信网络是未来空天地一体化网络的重要组成部分,是实现通信网络全球全域三维立体泛在覆盖的有效支撑。无线信道的开放特性致使无人机通信网络易遭受非法用户恶意攻击。隐蔽通信技术为提升无人机通信网络安全防御和隐私保护能力提供了极具前景的创新性解决思路,但无人机系统机动性特点与隐蔽通信场景需求相互交叠的特性带来严峻挑战。分别从场景需求、主要挑战、体系架构和关键技术等维度对无人机隐蔽通信网络进行分析讨论,重点探讨了无人机隐蔽通信网络资源管理模型、效能表征和关键技术,尝试勾勒出无人机隐蔽通信网络的整体框架和未来发展方向,以期为后续展开无人机隐蔽通信研究提供方向性指引。     

6G大规模无人机网络中基于动态拓扑模型的路由算法研究

随着无线通信以及无人机(UAV)技术的日益发展,利用无人机移动性、稳定性、广覆盖等优势,建立一个覆盖并连接广袤区域内各种无线终端的大规模“无人机云”,成为未来6G无线通信网络的一个重要的发展方向。如何在无人机云组成的复杂网络拓扑中快速精准地规划出最优路径,成为一个亟待解决的问题。因此,该文利用重力场中的梯度原理设计了一种旨在适用于多种路由方案的新型动态网络拓扑模型,基于此模型实现了复杂拓扑网络下路由路径的计算及选取。这种模型利用梯度本身的特性以实现路径的优化,以适用于未来6G应用中可能出现的高密度高覆盖性无人机群的通信需求。仿真结果表明,该文提出的拓扑模型及路由方法在链路通信质量及平均能耗方面优于目前应用及研究的诸多路由方案。     

面向6G的无人机通信综述

5G的成功商用为日常生活带来了实质性的变化,如自动驾驶、万物互联等,然而随之也产生了更大的数据量需求,进而催生了第6代移动通信.相较于5G,6G在带宽、时延、覆盖等性能方面均需要有更大的提升.因此,该文针对全域覆盖、场景智联、信息耦合的6G网络中无人机(UAVs)的应用场景进行了综述.首先,针对无人机在空天地海一体化网...     

兼顾民用无人机通信的5G网络部署方案探讨

对民用无人机通信方式的现状和存在的问题进行分析,提出5G时代无人机通信的需求,并阐述当前5G网络的部署策略,指出该策略在无人机通信方面存在的不足之处.提出5G网络部署对民用无人机通信的几种解决方案,并重点提出在现有网络部署策略的基础上,兼顾民用无人机的解决方案.同时以福州城区为例估算利用5G基站解决民用无人机通信问题的...     

6G通信感知一体化网络的感知算法研究与优化

高精度感知能力是6G移动通信系统满足未来众多应用场景的基础能力之一,通信感知一体化设计是6G研究的重要方向。目前,大多数通信感知一体化分析及设计更关注感知系统性能提升。然而,除提供高精度感知能力外,6G通信感知一体化网络中依然具有较高通信传输速率的需求,因此通信与感知性能联合分析与设计是十分必要的。首先,介绍3种经典的感知算法实现多目标测距与测速,从感知精度、通信性能、计算复杂度3个方面对算法展开分析,表明单独使用任一算法均无法同时实现感知精度、感知容量及通信速率的最优。其次,结合不同感知算法的特点,提出一种自适应感知算法,接收端依据测量到的接收信号与干扰加噪声比选择合适的感知算法来实现感知性能和通信性能的联合优化。最后,通过链路级仿真进行验证,仿真结果证明,所提算法相对于任何单一算法可获得更优的感知精度和通信容量。     

基于联盟图博弈的地下空间无人机应急通信网络拓扑控制算法

地下空间灾害事故对极端环境下应急通信网络快速重组与灾情信息实时回传提出了严峻挑战,亟需构建具备按需动态重构、快速响应能力的无人机(UAV)应急通信网络。针对拓扑快变等动态不确定性造成的网络连通性频繁失效等问题,该文利用图论对时变拓扑的关键信息提取简化后,将联盟博弈（CG）引入时变拓扑图,提出一种基于联盟图博弈的自适应拓扑控制算法（CGG-ATC）,通过协同决策建立远程传输链路（LLs）维护拓扑连通性。仿真结果表明,与其他现有算法相比,该算法能更好地实现拓扑连通性、平均传输时延与链路损耗3种性能之间的权衡优化。此外,该算法具有较快的收敛速度,能支持灾后动态不确定场景下组网决策随拓扑快变弹性适变。     

利用激光对无人机进行侦察的可行性探索

无人机在战争中的作用令世人瞩目,在和平时期,也是收集情报的重要手段之一．探测和跟踪无人机成为一项重要的军事课题．由于材料制作等方面的原因,雷达很难探测到无人机．利用无人机在过顶飞越时,激光对它有最大反射截面(LCS)和激光垂直向上只有极小大气衰减的原理,提出了利用激光探测和大功率激光测距机跟踪无人机的方法,并对该方法所需的参数进行了定量计算和可行性分析。     

智能反射面辅助的无人机无线携能通信网络吞吐量最大化算法研究

为了解决城市场景中无人机(UAV)与地面终端设备(GUs)间易受到障碍物阻挡的问题,该文提出一种基于智能反射面(IRS)辅助的UAV供能通信网络吞吐量最大化算法。首先,在满足能量因果、IRS相移、UAV移动性等约束条件下,建立了一个联合IRS相移设计、GU无线资源分配、UAV飞行轨迹设计的多变量耦合优化模型。其次,通过快坐标下降法(BCD)将原非凸问题转换为3个易于处理的子问题,并通过三角不等式、引入松弛变量、连续凸近似(SCA)等方法,对子问题进行转化求解。仿真结果表明,该文所提算法具有较好的收敛性,同时可有效提高系统总吞吐量。     

基于JAYA算法的紫外光通信无人机编队路由优化

紫外光通信由于其灵活性高、安全性好和全天候工作等优点,被认为是应急通信用无人机编队(UAV)的有潜力通信解决方案。为了提升紫外光通信无人机编队的有效作业时间,该文基于低功耗自适应集簇分层(LEACH)算法,并结合JAYA智能优化算法提出一种新颖的路由优化算法(RJLEACH)。该方法被用来改善紫外光通信无人机编队的有效操作时间。应用该算法对不同结构的紫外光通信无人机编队路由优化,并与其它算法得到的结果进行了比较分析。结果表明,RJLEACH算法在簇首选举阶段降低了无人机节点间的剩余能量方差,并且通过搜索最优路由降低了簇间通信的能量消耗。最终使网络出现第1个死亡节点和出现1/2死亡节点的时间相比经典LEACH算法分别延长了31.8%和13.8%,同时明显提高了能量利用率,能够为灾区救援和应急通信等任务争取宝贵的时间。     

基于协作非正交多址的无人机辅助卫星通信系统中断性能分析

针对无人机(UAV)辅助的卫星通信系统下行链路,该文研究了基于多天线波束成形和协作非正交多址(NOMA)技术相结合的多用户传输系统。首先,在UAV采用多天线和NOMA技术服务多个用户的情况下,基于用户平均信干噪比最大化准则,提出一种利用角度信息的波束成形方案。其次,在卫星-UAV链路服从相关阴影莱斯分布,而UAV-地面用户链路服从Nakagami-m分布的条件下,推导出系统的中断概率闭合表达式。然后,为了进一步分析系统性能,还推导了高信噪比条件下系统的中断概率近似表达式。最后,计算机仿真验证了理论分析的正确性和所提方案的优越性。     

基于甲虫搜索的改进粒子群无人机辅助网络部署优化算法

在体育赛场等用户大规模聚集或者突发灾难的情况下,地面基站经常面临过载甚至瘫痪的问题。此时,多无人机(UAV)辅助网络系统可以很好地为地面基站提供信号补偿,有效地增强局部地区的通信质量。然而,无人机的机动性和网络流动引起的拓扑结构变化,会导致频繁的间歇性连接甚至出现传输故障。因此,UAV基站的有效部署以及网络性能的优化成为亟待解决的问题。该文提出一种基于甲虫搜索的改进粒子群UAV辅助网络部署优化算法—智能高效算法(IEA),利用甲虫搜索算法(BAS)的个体寻优优势,对粒子群算法(PSO)进行改进,并首次采用双门限约束保证用户通信质量,使得多UAV系统下的网络性能得到了改善。仿真结果表明,相对于传统算法,该文提出的IEA算法在系统吞吐量、用户平均吞吐量以及频谱效率等方面都获得了较大提升。     

面向分层无人机网络的去中心群组密钥管理方案

为解决现有分层无人机(UAV)网络中群组密钥管理存在的单点故障问题,群组成员离线导致整个群组无法计算、及时更新组密钥的问题,该文提出一种支持异步计算的去中心群组密钥管理方案。该方案采用异步棘轮树(ART)协议实现对群组密钥的预部署,各成员能对组密钥进行异步计算、自主更新;利用区块链技术的去中心化特性解决了单点故障问题,提高了群组密钥管理的透明性与公平性。性能评估表明,与同类方案相比,该方案中的簇成员无人机具有较低的计算开销和通信开销,适合应用于分层无人机网络环境。     

一种W波段无人机微型SAR系统

随着轻小型无人机(UAV)日益发展,基于UAV平台搭载微型SAR系统的探测手段会给信息获取方式带来革命性的影响,这也对微型载荷提出了的更高的需求。针对这一需求,该文介绍了一种W波段UAV微型SAR系统,提出了基于锁相技术的线性调频源的设计方法,并对毫米波(MMW)介质集成波导天线、3维集成、运动补偿方法等关键问题进行研究,研制W波段无人机微型SAR系统原理样机,基于多旋翼无人机平台开展飞行成像应用试验。研究结果表明,原理样机在系统分辨率、体积、重量等方面具有处于业内领先水平,飞行试验获得了聚焦效果良好的高信噪比(SNR)图像。     

无人机着陆技术研究

无人机着陆引导在现代无人机中的作用越来越重要。本文介绍了国内外无人机的回收方式,分析了多种着陆引导技术的优缺点,在此基础上,对于未来无人机着陆引导技术进行了展望。     

一种无人机航拍影像快速特征提取与匹配算法

无人机影像具有非常高的分辨率,边缘和纹理信息更加丰富,基于经典SURF特征的影像拼接算法在处理无人机影像时面临着新的挑战。为提高无人机航拍影像拼接效率,该文提出一种快速特征提取与匹配算法。在特征提取环节,提出采用局部差分二进制算法描述特征,在不降低特征区分性的同时,较SURF描述子而言降低了特征维度。在特征匹配环节,提出采用局部敏感哈希搜索算法代替kd树搜索算法,提高了最近邻特征匹配效率。实验结果表明,与基于SURF描述子和kd树搜索算法的最近邻匹配拼接算法相比,该文算法特征匹配效率有明显提升,匹配精度也有所改善,更适合应用于基于特征的无人机航拍影像快速制图。