【技术实现步骤摘要】
卫星无人机混合网络的频谱共享方法
本专利技术涉及卫星无人机混合网络
，尤其涉及一种卫星无人机混合网络的频谱共享方法。
技术介绍
在灾难监控、应急抢险、科学探测等缺少地面网络覆盖的领域，卫星通信目前已获得了广泛的应用。然而，卫星通信网络的普遍问题是数据传输速率较低，已经很难满足这些领域的业务对于通信速率和时延的需求。考虑到无人机的灵活性以及能够实现高速通信的性质，将无人机引入卫星通信网络，也就是通过建立卫星无人机混合网络，从而能够提升通信速率，是一个可行的手段。但是，在卫星网络中引入无人机会遇到频谱资源受限的问题。为了解决这一问题，一种方法是共享卫星和无人机的频谱。尽管在卫星地面混合网络中现在已有大量的工作解决频谱共享的问题，然而这些方法没有充分考虑到无人机的动态特性，难以用在卫星无人机混合网络中。因此，需要获取无人机对卫星用户的干扰信号强度处于一定范围内的无人机群的功率分配结果和所述无人机群悬停时间分配结果，而在该无人机群的功率分配结果和所述无人机群悬停时间分配结果下控制无人机群的行进可以使得无人机对卫星用户的干扰不超过规定门限，使得无人机群与卫星共用同一个频段服务无人机用户和卫星用户。因此，如何避免现有的卫星地面混合网络中解决频谱共享技术的无法充分考虑无人机的动态特性，难以用在卫星无人机混合网络中，仍然是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种卫星无人机混合网络的频谱共享方法，用以解决现有的卫星地面混合网络中解决频谱共享技术的无法充分考虑无人机...
【技术保护点】
1.一种卫星无人机混合网络的频谱共享方法，其特征在于，包括：/n基于无人机通信数据传输效率最大化模型，获取无人机群的功率分配优化结果与无人机群悬停时间分配优化结果；其中，所述无人机通信数据传输效率最大化模型包括数据传输效率最大化函数和约束条件，所述数据传输效率最大化函数的自变量包括无人机群的功率分配结果和无人机群悬停时间分配结果，所述约束条件包括无人机群信号对卫星用户的干扰约束条件、单个无人机通信能量约束条件、单个无人机发射功率约束条件、无人机群总悬停时间约束条件和无人机群在单个用户上的最大悬停时间约束条件；/n基于所述无人机群的功率分配优化结果和所述无人机群悬停时间分配优化结果控制所述无人机群与卫星共用同一个频段服务无人机用户和卫星用户。/n
【技术特征摘要】
1.一种卫星无人机混合网络的频谱共享方法，其特征在于，包括：
基于无人机通信数据传输效率最大化模型，获取无人机群的功率分配优化结果与无人机群悬停时间分配优化结果；其中，所述无人机通信数据传输效率最大化模型包括数据传输效率最大化函数和约束条件，所述数据传输效率最大化函数的自变量包括无人机群的功率分配结果和无人机群悬停时间分配结果，所述约束条件包括无人机群信号对卫星用户的干扰约束条件、单个无人机通信能量约束条件、单个无人机发射功率约束条件、无人机群总悬停时间约束条件和无人机群在单个用户上的最大悬停时间约束条件；
基于所述无人机群的功率分配优化结果和所述无人机群悬停时间分配优化结果控制所述无人机群与卫星共用同一个频段服务无人机用户和卫星用户。
2.根据权利要求1所述的卫星无人机混合网络的频谱共享方法，其特征在于，所述基于无人机通信数据传输效率最大化模型，获取无人机群的功率分配优化结果与无人机群悬停时间分配优化结果，之前还包括：
基于所述无人机群的总数据量，获取无人机通信数据传输效率公式；其中，所述无人机群的总数据量是基于每一无人机用户的大尺度信道信息表示的；
基于所述无人机通信数据传输效率公式构建所述无人机通信数据传输效率最大化模型。
3.根据权利要求2所述的卫星无人机混合网络的频谱共享方法，其特征在于，所述基于所述无人机群的总数据量，获取无人机通信数据传输效率公式，具体包括：
通过如下公式表示所述无人机群的总数据量D(P,T):
上式中，P为无人机群的功率分配结果，T为无人机群悬停时间分配结果，Tn为无人机群在服务第n个无人机用户时的悬停时间，N为无人机用户总数，IM为单位矩阵，为高斯噪声功率，Ln和Sn分别为第n个无人机用户的大尺度信道信息和小尺度信道信息，Pn为无人机群在服务第n个无人机用户时的发射功率集合；
基于所述无人机群的总数据量，获取无人机通信数据传输效率公式De(P,T)如下：
De(P,T)＝ES{D(P,T)}
其中，S＝{S1,...,SN}为所有小尺度信道信息的集合，ES{D(P,T)}为总传输数据量D(P,T)对小尺度信息的期望。
4.根据权利要求3所述的卫星无人机混合网络的频谱共享方法，其特征在于，所述基于所述无人机通信数据传输效率公式构建所述无人机通信数据传输效率最大化模型，具体包括：
数据传输效率最大化函数：
无人机群信号对卫星用户的干扰约束条件：In,i(P)≤εp；
单个无人机通信能量约束条件：
单个无人机发射功率约束条件：0≤pn,k≤pmax,n＝1,...,N,k＝1,...,K；
无人机群总悬停时间约束条件：
无人机群在单个用户上的最大悬停时间约束条件：0≤Tn≤Tmax,n＝1,...,N；
其中，εp为表示干扰门限，pmax为任一无人机的最大发射功率，Tmax为任一无人机在单个用户上的最大悬停时间，Ttotal为最大总悬停时间，pn,k为第k个无人机在服务第n个无人机用户时的发射功率，K为无人机总数，Ek为第k个无人机能发出的最大通信能量，Tn为无人机群在服务第n个用户时的悬停时间，N为无人机用户总数；
无人机群在服务第n个无人机用户时对第i个卫星用户的干扰In,i(P)通过如下公式得到：
在服务第n个无人机用户时对第i个卫星用户的干扰hni通过如下公式得到：
hni＝sniLni,n＝1,...,N,i＝1,...,Ns
其中，Ns为卫星用户总数，Lni＝diag{lni,1,...,lni,K}。
5.根据权利要求4所述的卫星无人机混合网络的频谱共享方法，其特征在于，所述基于无人机通信数据传输效率最大化模型，获取无人机群的功率分配优化结果与无人机群悬停时间分配优化结果，具体包括：
将所述无人机通信数据传输效率最大化模型分解为以所述无人机群的功率分配结果为自变量的第一模型和以所述无人机群悬停时间分配结果为自变量的第二模型；
对所述第一...
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