一种满足高可靠低时延条件的无人机中继双向通信方法与流程

技术特征：
1.一种满足高可靠低时延条件的无人机中继双向通信方法，其特征在于，所述方法基于地面基站、无人机中继、救援机器人实现；首先，地面基站向无人机中继发送对救援机器人的控制指令；其次，无人机中继向救援机器人转发控制指令；再次，救援机器人接收到控制指令，完成指定动作并采集图像视频信息，并将其发送给无人机中继；最后，无人机中继向地面基站转发救援机器人采集到的视频图像信息；从地面基站通过无人机中继向救援机器人发送指令的通信过程称为正向通信，从救援机器人通过无人机中继发送采集到的信息的通信过程称为返向通信；具体包括以下步骤：步骤1：从某段时间t开始，将这段时间分为任意长度的两个阶段，分别表示为τ1和τ2；步骤2：在第一阶段τ1，地面基站向无人机中继发送控制信息，同时无人机中继返向通信，向地面基站传输前方救援机器人采集到的视频图像数据；本阶段中正向和反向两个方向的通信同时进行，分别占用一部分带宽，即w1 w4≤w，其中，w1表示地面基站向无人机中继发送控制信息的带宽，w4表示无人机中继向地面基站发送图像视频信息的带宽，w表示通信总带宽限制；其中正向通信需要满足urllc条件；步骤3：在第二阶段τ2，无人机中继向救援机器人发送控制信息，同时救援机器人向无人机中继传输采集到的视频图像数据；本阶段中两个方向的通信也是同时进行，即w2 w3≤w，其中w2表示从无人机中继向救援机器人发送控制信息所占用的带宽，w3表示救援机器人向无人机中继发送采集到的图像视频信息所占用的带宽；其中正向通信需要满足urllc条件，正向通信两个阶段的urllc条件分别为：其中，τ1和τ2分别为正向通信两个阶段的通信时间；w1和w2分别为正向通信两个阶段的带宽；γ1和γ2分别是正向通信两个阶段的信噪比；其中，h1是地面基站到无人机中继的信道增益，h2是无人机中继到机器人的信道增益：其中，β0是发送节点到接收节点距离为1米时的信道增益，h是无人机的飞行高度，x是无人机到地面基站的水平距离，l是机器人到地面基站的水平距离；v1和v2分别是正向通信两个阶段的信道参数；
q
‑1为标准正态分布的右尾函数的反函数；∈1和∈2分别是正向通信两个阶段的误码率，而总误码率为：ε＝1
‑
(1
‑
ε1)(1
‑
ε2)＝ε1 ε2‑
ε1ε2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)在urllc条件中，总误码率近似记为：ε≈ε1 ε2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)c0表示urllc条件中的最低吞吐量要求；此时由救援机器人采集的图像视频信息已经传输回地面基站，系统对于救援机器人返回信息的吞吐量r0记为：其中，γ3和γ4分别是返向通信两个阶段的信噪比：将返向通信的通信速率最为优化目标，在满足总带宽，总通信时间和正向通信的urllc条件下最大化返向通信速率；则整体的优化问题记为：步骤4：返回步骤1，继续下一时段的通信任务。

技术总结
一种满足高可靠低时延条件的无人机中继双向通信方法，将某个通信时段划分为两个阶段：第一阶段，地面基站向无人机中继发送对前方救援机器人的控制信息，该过程传输的信息需要满足高可靠低时延条件，与此同时，在返向通信中无人机中继向地面基站发送救援机器人采集到的图像视频信息。第二阶段，无人机中继向救援机器人发送控制信息，该过程传输的信息需要满足URLLC条件，与此同时，救援机器人在返向通信中向无人机中继发送采集到的图像视频信息。本发明中在传输控制信息满足URLLC条件的情况下，对两个通信过程的通信时间分配，同一个通信阶段中带宽的分配和无人机中继的位置进行优化，最大化救援机器人返回其采集到的信息的通信速率。息的通信速率。息的通信速率。


技术研发人员：蔡叶铭 蒋旭 赵楠 刘明骞 邹德岳
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2021.07.24
技术公布日：2021/10/15