无人机对地通信系统的优化传输策略设计研究

批准号:
61703197
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
杨鼎成
依托单位:
学科分类:
F0301.控制理论与技术
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈娇燕、赵庆敏、吴法辉、张涛、朱川奇、陈浩乐、翁晨帆、徐瑜、汪昭
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中文摘要
无人机对地通信系统具有部署灵活,不受地形环境影响等优点,能通过增加视距链路的概率提高空地通信信道质量,提升系统容量。在蜂窝网络中利用无人机进行大范围数据采集,网络增强覆盖能够有效降低基础设施投入,提升网络容量。但面临两方面难题,无人机留空时间受到能量限制,无人机如何通过自主寻迹最大化网络性能。本课题将探索无人机飞行能效和飞行路径优化两方面问题,重点研究以下三个内容1)分析无人机数据采集系统的飞行能耗与地面通信能耗的折中关系2)利用多无人机协同自主飞行路径优化策略,降低网内干扰,提升网络系统容量3)研究无人机辅助基站增强覆盖场景下边缘用户归属策略,通过优化无线资源分配,提高边缘用户传输速率。本研究有助于发掘无人机移动性给系统带来的性能增益,通过优化的飞行路径及飞行姿态,提升网络性能,降低无人机飞行能耗,增加留空时间。研究成果能突破传统陆基通信系统的限制,为5G网络增强覆盖提供解决方案。
英文摘要
Unmanned aerial vehicle (UAV)-to-ground communication systems has the advantages of flexible deployment, high-maneuverability and immune to terrain environment. Such communication systems can improve the communication quality of air to ground (A2G) link and enhance the system capacity by increasing the probability of line-of-sight link. Use of UAV as large-scale data collection and network coverage enhancement in the cellular network can effectively reduce infrastructure investment, enhance network capacity. However, UAV communication in cellular network scenarios represents major challenges from both the energy constraint when UAVs hovering and how to maximize network performance by autonomous planning trajectory perspectives. Our project will explore the two aspects of UAVs flight energy efficiency and trajectory optimization, focusing on the following three topics: (i) analyze the trade-off between communication energy consumption and flight energy consumption for UAVs data collection systems, (ii) applying the optimal trajectory to cooperative autonomous multiple-UAV system for reducing the inter-network interference and improving network system capacity, (iii) studying the edge user’s attribution strategy for UAV assisted base station coverage enhancement scenario, improve the transmission rate of the edge users by optimizing the allocation of wireless resources. This research will help us to explore the system performance gain created by UAV mobility, by optimizing the flight path and flight attitude, the network performance is improved, the energy consumption of UAV is reduced, and the blanking time is increased. Our research results can break through the limitations of traditional land-based communication systems and provide novel solutions for coverage enhancement of 5G networks.
无人机对地通信系统具有部署灵活,不受地形环境影响等优点,能通过增加视距链路的概率提高空地通信信道质量,提升系统容量。在蜂窝网络中利用无人机进行大范围数据采集,网络增强覆盖能够有效降低基础设施投入,提升网络容量。本想针对无人机通信的两大问题:无人机留空时间受到能量限制,无人机如何通过自主寻迹最大化网络性能。重点研究了以下三个内容1)分析无人机数据采集系统的飞行能耗与地面通信能耗的折中关系,得到无人机飞行能耗与地面节点通信能耗间的闭合表达式,指导无人机数据采集系统的飞行策略2)利用多无人机协同自主飞行路径优化策略,降低网内干扰,提升网络系统容量,实现3)研究无人机协作通信系统中的安全通信机制,考虑信息因果性,设计高效的无人机轨迹优化策略,提升无人机的安全通信能效。本研究有助于发掘无人机移动性给系统带来的性能增益,该项目通过优化无人机的飞行路径及飞行姿态,提升网络性能,降低无人机飞行能耗,增加留空时间,提升了无人机通信系统的性能。项目研究成果能突破传统陆基通信系统的限制,在大范围数据采集,无人机协作通信,安全通信等网络场景提供解决方案。
期刊论文列表
专著列表
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会议论文列表
专利列表
Joint Trajectory Optimization and User Scheduling for Rotary-Wing UAV-Enabled Wireless Powered Communication Networks
旋翼无人机无线供电通信网络的联合轨迹优化和用户调度
DOI:10.1109/access.2019.2959637
发表时间:2019
期刊:IEEE ACCESS
影响因子:3.9
作者:Zhen Wang;Wenjun Xu;Dingcheng Yang;Jiaru Lin
通讯作者:Jiaru Lin
Energy-Efficient UAV Communication with Multiple GTs Based on Trajectory Optimization
基于轨迹优化的多GT节能无人机通信
DOI:10.1155/2018/5629573
发表时间:2018
期刊:Mobile Information Systems
影响因子:--
作者:Xu Yu;Xiao Lin;Yang Dingcheng;Cuthbert Laurie;Wang Yapeng
通讯作者:Wang Yapeng
Throughput Maximization for UAV-Enabled Relaying in Wireless Powered Communication Networks
无线供电通信网络中无人机中继的吞吐量最大化
DOI:10.3390/s19132989
发表时间:2019
期刊:Sensors
影响因子:3.9
作者:Li Yinfeng;Yang Dingcheng;Xu Yu;Xiao Lin;Chen Haole
通讯作者:Chen Haole
Transmission Strategy Design and Resource Allocation in D2D Multicast Cooperative Communications with SWIPT
SWIPT D2D组播协同通信传输策略设计与资源分配
DOI:10.1155/2018/6790978
发表时间:2018
期刊:Wireless Communications and Mobile Computing
影响因子:--
作者:Weng Chenfan;Yang Dingcheng;Wan Jun;Xiao Lin;Zhu Chuanqi
通讯作者:Zhu Chuanqi
Transceiver Designs for Interference Alignment Based Cognitive Radio Networks with Energy Harvesting
具有能量收集功能的基于干扰对准的认知无线电网络的收发器设计
DOI:10.1007/s11277-017-4952-2
发表时间:2018
期刊:Wireless Personal Communications
影响因子:2.2
作者:Wu Fahui;Xiao Lin;Yang Dingcheng;Cuthbert Laurie;Liu Xiaoping
通讯作者:Liu Xiaoping
基于无线电地图的智能网联无人机通信、导航、定位一体化关键技术研究
- 批准号:62261035
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:35万元
- 批准年份:2022
- 负责人:杨鼎成
- 依托单位:
基于能量收集的多天线无线协作系统的优化传输策略设计研究
- 批准号:61561032
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:杨鼎成
- 依托单位:
多天线双向中继系统的物理层协作网络编码与能效研究
- 批准号:61340025
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:15.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:杨鼎成
- 依托单位:
国内基金
海外基金
