基于通感融合的无人机预编码及飞行轨迹设计

来源：电子与信息学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：柴蓉, 崔相霖, 孙瑞锦, 陈前斌

单位：1.重庆邮电大学通信与信息工程学院 重庆 4000652.综合业务网理论及关键技术国家重点实验室西安电子科技大学 西安 710126

摘要：无人机(UAVs)具有机动性强，低成本及易部署等特性，通过搭载通信及感知设备，支持通信与感知技术的高效资源共享，无人机可作为融合通信与传感技术的高性能空中平台。该文针对多输入多输出(MIMO)无人机使能的联合通信、感知场景，综合考虑无人机飞行能量、多天线传输及用户业务需求等限制条件，建模无人机通信、感知预编码及飞行轨迹联合优化问题为多目标优化问题，以实现通信用户最低速率最大化及目标最小发现概率最大化。由于通信用户最低速率最大化问题为非凸优化问题，难以直接求解，将原优化问题分解为通信预编码设计子问题及无人机轨迹设计子问题，并采用交替迭代法依次求解两个子问题直至算法收敛，其中，对于通信预编码设计子问题，提出一种基于迫零(ZF)算法的求解策略；对于无人机轨迹设计子问题，提出一种基于连续凸逼近(SCA)算法的求解策略。基于所得到的无人机最优轨迹，将无人机感知位置选择问题建模为加权距离和最小化问题，进而应用泛搜索算法优化确定目标感知位置，并设计基于ZF算法的通信感知预编码联合优化策略，以实现通信感知性能的联合优化。最后通过仿真验证了该文所提算法的有效性。

关键词：无人机, 通感联合, 轨迹优化, 预编码设计

基金资助：国家自然科学基金(62271097)