[发明专利]全双工无人机移动中继系统及其路径优化方法

摘要

本发明公开了一种基于中断概率最小化的全双工无人机移动中继系统及其路径优化方法。该系统包括一个单天线信源节点、一个单天线目的节点和一个单天线无人机移动中继节点。无人机移动中继节点以全双工的译码转发模式工作，在指定的飞行时长内按照一定路径进行飞行，并将信源节点的信息转发至目的节点。所述方法以最小化系统总中断概率为目标，以无人机飞行路径为优化变量，并考虑无人机飞行速度约束来建立数学模型。用一阶泰勒级数展开式，将原优化问题转化为标准的二次约束二次规划问题，再利用拉格朗日对偶法和子梯度法求解得到满足中断概率最小化的无人机中继节点最优飞行路径的闭合形式解。

主权项

1.一种全双工无人机移动中继系统的路径优化方法，包括步骤：A.利用信道增益模值的指数分布概率密度函数特征，计算出中断概率函数的解析表达式，建立以系统总中断概率为目标，以无人机中继飞行路径为变量，并考虑无人机最大飞行速度约束条件的优化模型；B.将所述中断概率函数的解析表达式的一阶泰勒级数在x＝0处展开，得到中断概率的上界表达式，替换所述优化模型的目标函数；C.用变量代换，将优化问题等价转换为标准的二次约束二次规划问题；D.用拉格朗日对偶法，求出无人机飞行路径的解为关于拉格朗日乘子向量的函数形式；E.利用子梯度法，求解所述关于拉格朗日乘子向量的最大化问题，得到拉格朗日乘子的最优值，代入关于拉格朗日乘子向量的函数，得到最优的无人机路径解，随后无人机按照预定路线飞行。