[发明专利]一种非确定干扰环境下的无人机鲁棒轨迹规划方法

说明书

本发明公开了一种非确定干扰环境下的无人机鲁棒轨迹规划方法，包括以下步骤：首先确定无人机的起点终点、授权飞行参数、预估辐射源参数、飞行能耗上限及环境参数；构建该无人机系统的轨迹规划问题；然后采取S‑Procedure和连续凸优化算法迭代优化上述问题，直至算法收敛；基于干扰环境信息，地面控制单元利用上述算法实现在飞行前对无人机进行航迹规划，完成无人机通信的鲁棒轨迹设计。本发明的有益效果是：所发明的无人机鲁棒轨迹规划方法能够在满足约束的前提下，提升了接收信号的质量。

技术领域

本发明涉及无人机通信技术领域，具体为一种非确定干扰环境下的无人机鲁棒轨迹规划方法设计。

背景技术

随着无人机系统迅猛发展，无人机通信技术逐渐成为学术界与工业界的研究热点。无人机提升了任务的成功率，广泛应用于军事侦察、战场评估、通信中继等领域。然而，由于无人机可利用的网络资源有限，无人机通信面临着严峻的考验。一方面，由于井喷式上升的业务，以及高度不确定性的战场环境，无人机需在极短时间内迅速作出轨迹规划，这考验着通信的时效性；另一方面，无人机作战数据传输链路在与地面控制站通信过程中极易受到外界干扰的影响，这考验着无人机的抗干扰特性。因此，在起飞前，提前对无人机做飞行轨迹规划是无人机作业的核心问题。

经过对现有技术检索发现，Zeng Y发表在2017年IEEE Transactions onWireless Communications上的文章“Energy-Efficient UAV Communication WithTrajectory Optimization”提出了无人机的轨迹规划问题。在实际无人机通信中，无人机接收到的控制信令不仅受到来自地面控制站数据传输链路的影响，同时还受到来自地面辐射源的干扰信号影响。此外，由于现有探测设备精度的不足，往往难以得到准确的辐射源位置与功率信息。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种非确定干扰环境下的无人机鲁棒轨迹规划方案，使得无人机在满足飞行速度/加速度约束及最大飞行能耗约束的前提下，降低了外界辐射源的干扰，合理的对无人机进行飞行轨迹规划，从而提升了接收信号的可靠性。

为实现以上发明目的，而采用的技术方案是：

一种非确定干扰环境下的无人机鲁棒轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立无人机轨迹规划系统模型；

S2：根据系统模型定义无人机鲁棒轨迹规划问题P1；

S3：引入基站距离向量其中第n元素表示无人机在时刻n到控制站的距离；干扰功率向量其中第n元素表示在时刻n无人机受到地面辐射源干扰的总功率；干扰距离矩阵其中第(m,n)个元素表示无人机在时刻n到第m个地面辐射源的距离。将问题P1转化为等价问题P2；

S4：利用S-Procedure算法，将问题P2转化为等价问题P3；

S5：将问题P3近似处理转换为凸问题P4；

S6：基于所述无人机轨迹规划模型P4，对优化目标进行求解，得到无人机最优飞行轨迹。

S1具体为：