5G无人机异构网络应急通信全覆盖算法设计与系统开发_廖逍.pdf

，开发应用微型电脑应用 年第 卷第期作者简介：廖逍（），男，硕士，高级工程师，研究方向为电力信息通信、电力人工智能、输变电智能运检；李宽荣（），男，硕士，工程师，研究方向为车联网技术、地理信息技术、无人机自主巡检技术；白景坡（），男，本科，工程师，研究方向为电力信息通信、输变电智能运检；孙同展（），男，本科，助理工程师，研究方向为无人机自主巡检技术；卢大玮（），男，博士，工程师，研究方向为电力信息通信、电力人工智能。文章编号：（）无人机异构网络应急通信全覆盖算法设计与系统开发廖逍，李宽荣，白景坡，孙同展，卢大玮（国网信息通信产业集团有限公司，北京 ；天津市普迅电力信息技术有限公司，天津 ）摘要：传统通信全覆盖算法存在负载不均衡问题，为此，基于网格分区块融合聚类设计了 无人机异构网络应急通信全覆盖算法，并采用嵌入式方法完成系统设计。采用空间网络均衡调度技术均衡异构网络应急通信的负载。利用嵌入式的 和构架协议，实现对网络应急通信全覆盖系统开发与设计。仿真结果表明，所提算法均衡性更优，且误码率更低，实验结果验证了所提算法具有理想的应用效果。关键词：无人机；异构网络；应急通信；全覆盖算法；模糊加权控制；扩频处理中图分类号：文献标志码：，（，；，）：，：；引言目前，通信技术在无人机通信中的应用逐渐普遍。是面向 年以后移动通信需求而发展起来的新一代移动通信系统，在传输速率和资源利用率等方面较 系统获得大幅提升。通过传输节点优化部署控制技术，结合抗干扰技术实现 无人机异构网络应急通信的优化控制，能够改善 无人机异构网络应急通信的质量，相关的 无人机异构网络应急通信全覆盖系统设计方法研究受到人们的极大关注。文献 提出基于功率输出增益调度的 无人机异构网络应急通信全覆盖控制方法，文献 提出基于联合特征分析的 无人机异构网络应急通信全覆盖控制方法，但均存在通信信道均衡性不好的问题。为改善该问题，本文提出基于网格分区块融合聚类的 无人机异构网络应急通信全覆盖算法。应急通信信道模型构建及特征分析 无人机异构网络应急通信信道模型构建应急通信传输信道模型，结合脉动冲激响应分析和节点优化部署模型设计，得到全覆盖信道下的多径特征分量为（）（y）（）其中，（）为无人机异构网络应急通信信道特征参数，为 无人机异构网络应急通信的空间密度检测参数，（y）为通信连接的均衡调度方法参数。据此构建 无人机异构网络应急通信全覆盖信道 的动态特征响应模型，得到接 ，开发应用微型电脑应用 年第 卷第期收机输入端的信号强度为（）（）（）其中，（）是第条路径上 无人机异构网络应急通信全覆盖传输的冲激响应特征量，（）为第条多径传输链路的干扰强度。无人机异构网络应急通信信道模型为（）y（）其中，y为系统的信道输出响应特征参数，为多频载波调制参数。无人机异构网络应急通信全覆盖算法 信道均衡设计设定 无人机异构网络的混频信号（），有（）（），传输时延为（）（）（）其中，（）为应急通信信道的扩展损失函数，为 无人机异构网络应急通信全覆盖的输出功率函数。根据提取的 无人机异构网络应急通信全覆盖节点覆参数，输出为（）（）（）（）其中，（）为（）中 无人机异构网络应急通信信道的特征匹配函数，（）应急通信信道的扩展函数。根据检测符号的判决序列得到展开系数为（）（）（）其中，为信号混叠的频谱响应特性参数，（）为频率响应函数。在最佳采样延迟表示为（）（）其中，为样本特征参数，根据上述分析，提取通信信道的冲激响应特征量，利用改进的均衡算法，得到空间调度参数分别为、，采用模糊加权控制方法实现 无人机异构网络通信的扩频处理，得到扩频参数序列可表示为 （）（）（）根据采样间隔均衡控制，得到输出径向特征参数为（）（）（）根据上述分析，实现 无人机异构网络应急通信的信道均衡处理。通信节点全覆盖部署根据 无人机异构网络应急通信全覆盖节点的边界条件阈值，便可确定，表示为（）（）其中（），（），（），（），均为 无人机异构网络应急通信全覆盖节点分布区域的函数，且以上函数采用多普勒频移控制的方法，得到 无人机异构网络应急通信全覆盖的阈值参数满足，因此当变量时，得到覆盖参数范围集简化为（）（）其中，、分别为模糊特征参数，（）为 无人机异构网络通讯的扩展处理，为全覆盖关系模型。无人机异构网络应急通信全覆盖算法流程图如图所示。图 无人机异构网络应急通信全覆盖算法流程图系统开发设计在上述 无人机异构网络应急通信全覆盖的算法设计基础上，实现系统开发。采用嵌入式的 和构架协议，构建人机交互接口单元，通过 总线调度方法，构建 无人机异构网络应急通信覆盖系统的硬件集成调度，得到系统设计如图所示。图系统设计硬件结构图 ，开发应用微型电脑应用 年第 卷第期仿真实验与结果分析为了测试本文设计的 无人机异构网络应急通信全覆盖系统的通信性能，进行实验测试分析。无人机异构网络应急通信全覆盖传输信号模型如图所示。（）（）图 无人机异构网络应急通信全覆盖传输信号模型根据图的全覆盖传输信号模型，进行 无人机异构网络应急通信全覆盖控制，得到通信信号均衡输出如图所示。图通信全覆盖均衡输出分析图得知，随着时间的不断变化，所提方法的均衡参数持续保持在 左右，由此可以证明，本文方法进行 无人机异构网络应急通信全覆盖控制的输出均衡性较好。为验证本文方法的实际有效性，将误码率作为测试指标，输出误码率测试结果如表所示。表输出误码率测试迭代次数本文方法文献 文献 分析表得知，随着迭代次数的不断增加，文献 方法和文献 方法的最低误码率分别为 和 ，而本文方法的最低误码率达到了 ，由此可以证明，本文方法进行 无人机异构网络应急通信全覆盖控制的输出误码率较低，提高了通信质量。总结本文提出基于网格分区块融合聚类的 无人机异构网络应急通信全覆盖算法和系统开发方法。仿真实验测试结果表明，本文方法进行 无人机异构网络应急通信全覆盖控制的输出均衡性较好，误码率较低。参考文献刘涛，孟青，韩建宁基于神经网络的计算机通信系统干扰信号分离吉林大学学报（理学版），（）：陈维兴，刘清涛，孙习习，等机坪感知网络的快速收敛平 均 一 致 性 时 间 同 步 算 法 计 算 机 应 用，（）：张冬梅，茹安狄，程善通信受限下网络化多传感器系统序 贯 卡 尔 曼 滤 波 加 权 融 合 控 制 与 决 策，（）：，：（），：余世明，周景远，何德峰，等随机有界通信时延下传感器网络中的一致性时钟同步算法控制与决策，（）：，：，：张秋月，张林让，谷亚彬，等恒包络 雷达通信一体化 信 号 设 计 西 安 交 通 大 学 学 报，（）：冯径，熊鑫立，蒋磊软件通信适配器的调制模式识别算法东南大学学报（自然科学版），（）：徐敏，李明，郑建忠，等基于 的 负载均衡 算 法 计 算 机 系 统 应 用，（）：梁金鹏，李正权面向楼梯应急通信系统的随机多簇信道模型计 算 机工程与应用，（）：王宏伟，连捷 基于切换原理的非均匀采样系统输出反馈控制电子学报，（）：（收稿日期：）