【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无人机通信，具体而言，涉及一种基于中继通信的无人机轨迹确定方法及其装置、电子设备。
技术介绍
1、在无线通信行业中，无人机作为中继节点的应用日益普及，不同于地面中继节点，无人机中继节点能显著增强通信效能并拓宽信号覆盖区域，并且可以根据实际需求灵活部署，并与地面设备建立直视链路。随着无人机科技的进步，以及无人机生产、使用费用的下降及承载力的提升，将无人机作为中继节点进行通信的应用越来越多，特别是在无线通信领域，使用无人机作为中继节点能够有效弥补地面中继的不足。
2、然而，由于无人机的负载容量有限，在装备必需的通信装置后，剩余空间不足以搭载充足的能源。因此，当前无人机中继系统面临的问题在于，如何以最小的能量消耗实现更高效的通信作业，这对于应对复杂地形或执行突发通信任务，将带来更优的成本效率和通信表现。
3、而相关技术中，主要优化无人机与地面节点之间的点对点通信效率，并且无人机的飞行轨迹也是使用固定轨道，无法根据现场情况灵活调整，导致无人机中继系统的能效无法达到最优。
4、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种基于中继通信的无人机轨迹确定方法及其装置、电子设备，以至少解决相关技术中无法根据现场情况确定无人机轨迹，导致无人机中继系统的能效较低的技术问题。
2、根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种基于中继通信的无人机轨迹确定方法，包括：构建中继通信模型，并基于所述中继通信模
3、进一步地，在构建中继通信模型之前，还包括：将无人机飞行时长划分为多个时隙，其中，每个所述时隙的时隙长度小于预设时间阈值；基于所述时隙的数量、所述时隙长度、速度变量以及无人机参数，构建能耗函数；基于所述时隙的数量、所述时隙长度、带宽参数、信道比参数以及空间参数，构建吞吐量函数；基于所述能耗函数以及所述吞吐量函数，构建所述预设能效最优函数。
4、进一步地，在构建中继通信模型之前，还包括：构建信息因果约束条件，其中，所述信息因果约束条件用于表示从所述中继节点向所述目的节点发送的数据量小于等于从所述源节点向所述中继节点发送的数据量；构建无人机飞行时长约束条件，并构建无人机飞行速度约束条件；构建无人机携带的能量约束条件；将所述信息因果约束条件、所述无人机飞行时长约束条件、所述无人机飞行速度约束条件以及所述无人机携带的能量约束条件表征为所述预设约束条件。
5、进一步地，基于所述初始速度矢量、所述无人机参数值以及所述空间参数值，对预设能效最优函数进行迭代的步骤，包括：采用分数阶梯规划算法，将所述预设能效最优函数转换为初始目标函数；基于松弛变量，采用连续凸逼近算法将所述初始目标函数转换为凸优化函数，并将非凸约束条件转换为凸约束条件，其中，所述非凸约束条件是指具有非凸性质的所述预设约束条件；在多个所述凸约束条件下，基于所述初始速度矢量、所述无人机参数值以及所述空间参数值，对所述凸优化函数进行迭代。
6、进一步地，采用分数阶梯规划算法，将所述预设能效最优函数转换为初始目标函数的步骤，包括：基于每个时隙所述中继节点向所述目的节点发送的数据量以及每个所述时隙所述无人机的能耗，构建迭代参数；基于所述迭代参数，将所述预设能效最优函数转换为所述初始目标函数。
7、进一步地，基于松弛变量，采用连续凸逼近算法将所述初始目标函数转换为凸优化函数，并将非凸约束条件转换为凸约束条件的步骤，包括：基于所述松弛变量以及从所述中继节点向所述目的节点发送的数据，构建松弛变量约束条件，并将所述松弛变量约束条件表征为所述预设约束条件；确定所述无人机的能耗上界；基于所述能耗上界，对所述初始目标函数以及所述非凸约束条件在预设距离变量处进行泰勒展开，得到所述凸优化函数以及所述凸约束条件，其中，所述预设距离变量是指所述无人机到所述目的节点之间的距离变量。
8、进一步地，在多个所述凸约束条件下，基于所述初始速度矢量、所述无人机参数值以及所述空间参数值，对所述凸优化函数进行迭代的步骤，包括：在多个所述凸约束条件下，基于所述初始速度矢量、所述无人机参数值以及所述空间参数值，采用内点法对所述凸优化函数进行循环计算，得到当前过程速度矢量以及当前过程松弛变量值；在所述当前过程松弛变量值与上次计算得到的上次过程松弛变量值之间的差值小于预设松弛阈值的情况下，停止计算，得到当前迭代的所述当前速度矢量。
9、根据本专利技术实施例的另一方面，还提供了一种基于中继通信的无人机轨迹确定装置，包括：构建单元，用于构建中继通信模型，并基于所述中继通信模型，确定无人机参数值、空间参数值，其中，所述中继通信模型用于表示源节点、中继节点以及目的节点之间的通信；所述中继节点采用无人机实现；所述源节点用于向所述中继节点发送数据，所述中继节点用于向所述目的节点发送数据；第一确定单元，用于确定所述无人机的初始速度矢量，其中，所述初始速度矢量包括：初始速度值、初始速度方向；迭代单元，用于在满足多个预设约束条件的情况下，基于所述初始速度矢量、所述无人机参数值以及所述空间参数值，对预设能效最优函数进行迭代，得到每次迭代后的当前速度矢量；第二确定单元，用于在所述当前速度矢量的当前矢量值与上次迭代后的上次速度矢量的上次矢量值之间的差值小于预设速度阈值的情况下，停止迭代，并基于所述当前速度矢量，确定无人机轨迹。
10、进一步地，所述无人机轨迹确定装置还包括：第一处理模块，用于在构建中继通信模型之前，将无人机飞行时长划分为多个时隙，其中，每个所述时隙的时隙长度小于预设时间阈值；第一构建模块，用于基于所述时隙的数量、所述时隙长度、速度变量以及无人机参数，构建能耗函数；第二构建模块，用于基于所述时隙的数量、所述时隙长度、带宽参数、信道比参数以及空间参数，第三构建模块，用于构建吞吐量函数；基于所述能耗函数以及所述吞吐量函数，构建所述预设能效最优函数。
11、进一步地，所述无人机轨迹确定装置还包括：第四构建模块，用于在构建中继通信模型之前，构建信息因果约束条件，其中，所述信息因果约束条件用于表示从所述中继节点向所述目的节点发送的数据量小于等于从所述源节点向所述中继节点发送的数据量；第五构建模块，用于构建无人机飞行时长约束条件，并构建无人机飞行速度约束条件；第六构建模块，用于构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于中继通信的无人机轨迹确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，在构建中继通信模型之前，还包括：
3.根据权利要求1所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，在构建中继通信模型之前，还包括：
4.根据权利要求1所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，基于所述初始速度矢量、所述无人机参数值以及所述空间参数值，对预设能效最优函数进行迭代的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，采用分数阶梯规划算法，将所述预设能效最优函数转换为初始目标函数的步骤，包括：
6.根据权利要求4所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，基于松弛变量，采用连续凸逼近算法将所述初始目标函数转换为凸优化函数，并将非凸约束条件转换为凸约束条件的步骤，包括：
7.根据权利要求4所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，在多个所述凸约束条件下，基于所述初始速度矢量、所述无人机参数值以及所述空间参数值，对所述凸优化函数进行迭代的步骤，包括：
8.一种基于中继通信的无人机
9.一种计算机程序产品，其特征在于，包括非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的基于中继通信的无人机轨迹确定方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1至7中任意一项所述的基于中继通信的无人机轨迹确定方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于中继通信的无人机轨迹确定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，在构建中继通信模型之前，还包括：
3.根据权利要求1所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，在构建中继通信模型之前，还包括：
4.根据权利要求1所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，基于所述初始速度矢量、所述无人机参数值以及所述空间参数值，对预设能效最优函数进行迭代的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，采用分数阶梯规划算法，将所述预设能效最优函数转换为初始目标函数的步骤，包括：
6.根据权利要求4所述的无人机轨迹确定方法，其特征在于，基于松弛变量，采用连续凸逼近算法将所述初始目标函数转换为凸优化函数，并将非凸约束条件转换为凸约束条件的步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄陈浩，杨智，张瀚林，
申请(专利权)人：中国电信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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