基于連續(xù)負(fù)反饋?zhàn)儾介L的最佳中繼位置搜尋方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及基于連續(xù)負(fù)反饋?zhàn)儾介L的最佳中繼位置捜尋 方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 通信中繼可W用來轉(zhuǎn)發(fā)不同的節(jié)點(diǎn)之間發(fā)出的信息，擴(kuò)大了通信范圍，提高了通 信系統(tǒng)的性能。
[0003] 陸地?zé)o線電通信容易被障礙物遮擋和屏蔽，飛機(jī)、衛(wèi)星及無人機(jī)化VAs)可W充當(dāng) 通信中繼，因?yàn)闄C(jī)載中繼可W在崎帳的山區(qū)或者市區(qū)有效地為需要互相通信的雙方建立起 連接。運(yùn)些年來，使用無人機(jī)作為通信中繼的問題已經(jīng)吸引不少學(xué)者的關(guān)注和研究，同時(shí)其 應(yīng)用也十分廣泛。
[0004] 現(xiàn)有的應(yīng)用于無人機(jī)中繼位置捜尋的算法主要有:利用GPS測量地面通信單元的 位置信息并被無人機(jī)利用捜尋最佳中繼位置;基于擾動(dòng)的極值捜索控制算法，基于機(jī)載多 天線的算法等等?，F(xiàn)有的無人機(jī)中繼位置捜尋算法，在各自的基礎(chǔ)上都可W使無人機(jī)找到 最佳的中繼位置，但是運(yùn)些算法或適用范圍也存在一定的不足和缺陷，主要體現(xiàn)在：
[0005] 1、地面通信單元需要利用自身的GI^功能測量自己的位置信息并把該信息發(fā)送給 無人機(jī)，依賴GPS功能容易受到攻擊和干擾而導(dǎo)致位置捜尋失敗；
[0006] 2、對于沒有GI^功能或者GI^設(shè)備已損壞的地面通信單元，現(xiàn)有的一些算法是無法 使用的，因此，現(xiàn)有的算法的使用受限；
[0007] 3、機(jī)載多天線相比于單天線增加了無人機(jī)的復(fù)雜性，且不可避免的會(huì)有角度估計(jì) 誤差，同時(shí)也增加了算法的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于連續(xù)負(fù)反饋?zhàn)儾介L的最佳中繼位置捜尋方法及系 統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中須獲知源端和目的端的位置信息才能夠確定中繼位置帶來的使用 受限和誤差大等問題。
[0009] 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于連續(xù)負(fù)反饋?zhàn)儾介L的最佳中繼位置捜尋方法，包括：
[0010] 步驟A，移動(dòng)中繼在固定軌道的任意位置上，接收來自源端發(fā)送的測試信號，并放 大轉(zhuǎn)發(fā)至目的端；
[0011] 步驟B，所述目的端接收所述移動(dòng)中繼發(fā)來的信號并計(jì)算本次通信性能，所述通信 性能包括:信噪比和誤碼率，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果與已保存的已知最佳中繼位置的通信性能進(jìn) 行比較，W及生成一比特信息反饋至所述移動(dòng)中繼，所述一比特信息表示當(dāng)前通信性能與 已保存的已知最佳中繼位置的通信性能的比較結(jié)果，所述已知最佳中繼位置為已測試的通 信性能最好的位置；
[0012] 步驟C，所述移動(dòng)中繼記錄當(dāng)前位置信息，并根據(jù)所述一比特信息及隨機(jī)擾動(dòng)步長 和修正因子移動(dòng)到下一個(gè)位置，并返回步驟A，直至最終確定最佳中繼位置，所述最佳中繼 位置為:在預(yù)設(shè)的捜尋時(shí)長內(nèi)通信性能最好的位置，或者，所述移動(dòng)中繼移動(dòng)完整個(gè)所述固 定軌道時(shí)通信性能最好的位置，或者，所述通信性能滿足系統(tǒng)設(shè)定要求的位置。
[0013] 本發(fā)明實(shí)施例提供的基于連續(xù)負(fù)反饋?zhàn)儾介L的最佳中繼位置捜尋系統(tǒng)，包括：
[0014] 所述捜尋系統(tǒng)包括移動(dòng)中繼、源端和目的端；
[0015] 其中，所述移動(dòng)中繼在固定軌道的任意位置上，接收來自所述源端發(fā)送的測試信 號，并放大轉(zhuǎn)發(fā)至所述目的端；
[0016] 所述目的端接收所述移動(dòng)中繼發(fā)來的信號并計(jì)算本次通信性能，所述通信性能包 括:信噪比和誤碼率，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果與已保存的已知最佳中繼位置的通信性能進(jìn)行比較， W及生成一比特信息反饋至所述移動(dòng)中繼，所述一比特信息表示當(dāng)前通信性能與已保存的 已知最佳中繼位置的通信性能的比較結(jié)果，所述已知最佳中繼位置為已測試的通信性能最 好的位置；
[0017] 所述移動(dòng)中繼記錄當(dāng)前位置信息，并根據(jù)所述一比特信息、隨機(jī)擾動(dòng)步長和修正 因子移動(dòng)到下一個(gè)位置，并再次執(zhí)行接收來自所述源端發(fā)送的測試信號，并放大轉(zhuǎn)發(fā)至所 述目的端的步驟，直至最終確定最佳中繼位置，所述最佳中繼位置為:在預(yù)設(shè)的捜尋時(shí)長內(nèi) 通信性能最好的位置，或者，所述移動(dòng)中繼移動(dòng)完整個(gè)所述固定軌道時(shí)通信性能最好的位 置，或者，所述通信性能滿足系統(tǒng)設(shè)定要求的位置。
[0018] 從W上技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明實(shí)施例具有W下優(yōu)點(diǎn)：通過移動(dòng)中繼接收測試 信號，并發(fā)送給目的端進(jìn)行當(dāng)前位置和已知最佳中繼位置的通信性能的計(jì)算和比較，根據(jù) 目的端反饋的比較結(jié)果W及隨機(jī)擾動(dòng)步長和修正因子，移動(dòng)到下一個(gè)中繼位置，并返回執(zhí) 行移動(dòng)中繼接收信號的步驟，通過循環(huán)上述的過程使得移動(dòng)中繼能夠在基于步長不斷移動(dòng) 到下一個(gè)中繼位置的過程中，逐漸接近最佳中繼位置，并確定最佳中繼位置，該方法可提高 中繼通信的性能，且無需獲得源端和目的端的位置信息，無需多天線，且只需要目的端反饋 一比特信息給移動(dòng)中繼進(jìn)行捜尋控制，依然可在預(yù)定軌跡范圍內(nèi)確定最佳中繼位置點(diǎn)，擴(kuò) 大了適用范圍。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例中最佳中繼位置確定系統(tǒng)的通信模型的示意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中基于連續(xù)負(fù)反饋?zhàn)儾介L的移動(dòng)中繼最佳中繼位置捜尋方法 的流程的一個(gè)示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中移動(dòng)中繼的移動(dòng)角度與信號的信噪比的對應(yīng)關(guān)系的仿真 圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中時(shí)隙數(shù)與信噪比的對應(yīng)關(guān)系的仿真圖；
[0023] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中W誤碼率確定最佳中繼位置時(shí)，移動(dòng)角度與信噪比之間的 對應(yīng)關(guān)系的仿真圖；
[0024] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例中W誤碼率確定最佳中繼位置時(shí)，時(shí)隙數(shù)與誤碼率之間的對 應(yīng)關(guān)系的仿真圖。
[0025] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例中基于連續(xù)負(fù)反饋?zhàn)儾介L的移動(dòng)中繼最佳中繼位置捜尋系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，W下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0027] 請參閱圖1，為本發(fā)明實(shí)施例中最佳中繼位置確定系統(tǒng)的通信模型的實(shí)施例，包 括:源端，移動(dòng)中繼及目的端。
[0028] 在圖1中，Ri表示移動(dòng)中繼，S表示源端，D表示目的端。
[0029] 其中，源端和目的端可W是兩個(gè)不同的地面通信單元，該地面通信單元可W是各 種類型的無線通信收發(fā)設(shè)備，例如可W是手機(jī)、終端、基站等等，或者還可W是其他移動(dòng)中 繼。
[0030] 在本發(fā)明實(shí)施例中，是W源端作為信號發(fā)射端，目的端作為信號接收端為例進(jìn)行 描述的，在實(shí)際應(yīng)用中，源端和目的端均可W作為信號發(fā)射端和信號接收端。
[0031 ] 如圖1所示，在=維坐標(biāo)系中移動(dòng)中繼采用的柱坐標(biāo)系的參數(shù)，且其坐標(biāo)為(r，0， Z)，其中r為移動(dòng)中繼在xoy平面上的運(yùn)動(dòng)半徑，即Ri\0表示柱坐標(biāo)的原點(diǎn)。
[0032] 移動(dòng)中繼運(yùn)行是有固定軌道的，它沿著預(yù)定軌道Wr為半徑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，因此，在本 發(fā)明實(shí)施例中，是在Wr為半徑構(gòu)成的圓上尋找移動(dòng)中繼的最佳中繼位置。其中，0為從正Z 軸來看自X軸逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)到OR/所轉(zhuǎn)過的角，Z則表示移動(dòng)中繼的高度。
[0033] 在本發(fā)明實(shí)施例中，移動(dòng)中繼在第t時(shí)隙的坐標(biāo)為(r，0(t)，z)，在第t+l時(shí)隙的坐 標(biāo)為(r，0(t+l)，z)。
[0034] 其中，柱坐標(biāo)系(r，0，z)與空間直角坐標(biāo)系(x，y，z)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下： x-rcm$
[0035] 少'=rsi:n# .否=.'么
[0036] 在第t時(shí)隙，移動(dòng)中繼(r，0 (t)，Z)離源端(Xs，ys，Zs)及目的端(Xd，yd，Zd)的通信距 離分別是：
[0038] 其中，山表示移動(dòng)中繼與源端之間的通信距離，Cb表示移動(dòng)中繼與目的端之間的通 信距離。
[0039] 需要說明的是，=維坐標(biāo)系中的原點(diǎn)是固定的，因此，可W確定移動(dòng)中繼的運(yùn)動(dòng)軌 跡的半徑和高度。下面將詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例中基于連續(xù)負(fù)反饋?zhàn)儾介L的最佳中繼位置 捜尋方法的實(shí)施例，請參閱圖2，包括：
[0040] 步驟A、移動(dòng)中繼在固定軌道的任意位置上，接收來自源端發(fā)送的測試信號，并放 大轉(zhuǎn)發(fā)至目的端。
[0041] 在第t時(shí)隙，源端將向移動(dòng)中繼發(fā)送用于測試通信性能的測試信號，且移動(dòng)中繼在 接收到該測試信號之后將對該測試信號進(jìn)行放大，并將放大后得到的信號轉(zhuǎn)發(fā)給目的端， 需要說明的是，由于信號在傳輸過程中存在衰減及噪聲，源端發(fā)送的測試信號，與移動(dòng)中繼 接收到的測試信號不是完全一樣的，且移動(dòng)中繼在接收到測試信號之后，還將對接收到的 測試信號進(jìn)行放大處理，因此，移動(dòng)中繼接收到的信號與移動(dòng)中繼發(fā)送的信號也不是一樣 的。
[0042] 需要說明的是，在移動(dòng)中繼開始捜尋之前，移動(dòng)中繼初始化其自身的位置信息。源 端向移動(dòng)中繼發(fā)送一個(gè)測試信號，移動(dòng)中繼將把接收到的測試信號轉(zhuǎn)發(fā)給目的端，其中該 轉(zhuǎn)發(fā)的步驟實(shí)際包含了對信號的放大及轉(zhuǎn)發(fā)，使得該目的端計(jì)算初始通信性能，并保存為 該目的端的初始記錄。
[0043] 其中，測試信號是用于測試通信性能的信號，能夠幫助移動(dòng)中繼捜尋到最佳中繼 位置，可W在該信號中攜帶用來測試通信性能的數(shù)據(jù)，且在移動(dòng)中繼捜尋到最佳中繼位置 之前，源端發(fā)送的都是測試信號，只有在移動(dòng)中繼找到最佳中繼位置之后，源端才將發(fā)送真 正有用的數(shù)據(jù)。
[0044] 步驟B、該目的端接收該移動(dòng)中繼發(fā)來的信號并計(jì)算本次通信性能，該通信性能包 括信噪比、誤碼率，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果與已保存的已知最佳中繼位置的通信性能進(jìn)行比較，W 及生成一比特信息反饋至該移動(dòng)中繼。
[0045] 目的端接收到該信號之后計(jì)算本次通信性能，包括計(jì)算本次通信的信噪比或誤碼 率，將計(jì)算出來的本次通信性能與已保存的已知最佳中繼位置的通信性能進(jìn)行比較，該已 知最