[发明专利]一种智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法

权利要求书

1.一种智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于智能超表面辅助传感器节点将数据发送至中继、无人机的阶段和基于智能超表面辅助中继解码转发数据至无人机的同时，传感器节点通过智能超表面反射信号至无人机的阶段，建立两阶段的传输协议和信道模型；

根据所述两阶段的传输协议和信道模型，建立智能超表面与中继协作系统辅助无人机数据采集速率与中继接收与发送的两阶段的时间分配系数、智能超表面的两阶段的相位和无人机的位置之间的关系；

使智能超表面与中继协作系统辅助无人机数据采集速率达到最大值，优化中继接收与发送的两阶段的时间分配系数、智能超表面的两阶段的相位和无人机的位置；

按照优化的中继接收与发送的两阶段的时间分配系数、智能超表面的两阶段的相位和无人机的位置，部署智能超表面和中继，使所述智能超表面、所述中继与所述无人机、所述传感器节点之间建立视距通信链路；

所述优化中继接收与发送的两阶段的时间分配系数的步骤包括：

预设无人机的位置和智能超表面的两阶段的相位，使智能超表面与中继协作系统辅助无人机数据采集速率达到最大值的求解转换为线性规划问题并求解，优化更新中继接收与发送的两阶段的时间分配系数；

所述优化智能超表面的两阶段的相位的步骤包括：

预设无人机的位置和优化的所述中继接收与发送的两阶段的时间分配系数，通过半定松弛方法使智能超表面与中继协作系统辅助无人机数据采集速率达到最大值的求解转换为凸半定规划问题并求解，优化更新智能超表面在两阶段的相位；

基于预设的所述无人机的位置，采用凸优化求解器和高斯随机化方法，求解智能超表面辅助中继解码转发数据至无人机的同时，传感器节点通过智能超表面反射信号至无人机的阶段的相位；

基于优化的所述中继接收与发送的两阶段的时间分配系数、所述智能超表面辅助中继解码转发数据至无人机的同时，传感器节点通过智能超表面反射信号至无人机的阶段的相位和预设的所述无人机的位置，采用凸优化求解器和高斯随机化方法，求解智能超表面辅助传感器节点将数据发送至中继、无人机的阶段的相位；

优化无人机的位置的步骤包括：

基于优化的所述中继接收与发送的两阶段的时间分配系数、优化的所述智能超表面的两阶段的相位，使智能超表面与中继协作系统辅助无人机数据采集速率达到最大值的求解转换为无人机位置与智能超表面到无人机的通信链路的阵列响应中离开角和路径损耗的关系问题并求解，优化更新无人机的位置；

求解所述无人机位置与智能超表面到无人机的通信链路的阵列响应中离开角和路径损耗的关系问题时，采用有限区域逐次优化-连续凸逼近算法，逐次在小区域求解局部最优的无人机的位置，并通过连续凸逼近方法进行凸近似，直至目标函数值的分数增长量小于预设阈值，获得无人机的优化位置解。

2.根据权利要求1所述的智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法，其特征在于，所述部署智能超表面、中继、无人机和传感器节点，使所述智能超表面、所述中继与所述无人机、所述传感器节点之间建立视距通信链路的步骤包括：

当无人机和传感器节点之间无直接通信链路时，预设所述传感器节点于建筑物内的地面位置；

使所述中继位于建筑物外部区域；

结合所述传感器节点和所述中继的位置，使至少2个所述智能超表面垂直放置在建筑物表面；

同时，基于优化的所述无人机的位置，使所述智能超表面、所述中继与所述无人机、所述传感器节点之间建立视距通信链路。

3.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-2任意一项所述的智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法的步骤。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-2任意一项所述的智能超表面与中继的协作系统辅助无人机通信方法的步骤。