CN115714612B 基于感知的通信波束跟踪方法 （南京大学）

inRadar-assistedMIMO-OFDMCSystems.IEEETransactionso本发明公开了一种基于感知的通信波束跟处理中心反馈给发射基站的无人机位置设计下接收基站将收集到的回波信号发送给数据处理置信息反馈给发射基站。本发明在降低导频开2(2)发射基站发射出去的波束经过无人机表面反射至分布式接收基站，所述分布式接(3)数据处理中心首先对无人机的状态转移模型和观测模型进行建模，并对回波信号进行实数化和拉直处理，接下来根据UKF算法和处理后的回波数据对当前时刻无人机的位数据处理中心根据t_1时刻的无人机位置信息估计值预测出来t时刻并且根据和以及发射基站的位置计算出步骤(1)中设计好的波束发射之后经过无人机表面发射至分布式接收基站中的每一个表示通感一体化系统的监控区域内的无人机数量，Q表示每次发射机发射出去的OFDM符号f,x=v(p:-PR)/(Allp:-pxll2)+vf(pr-px)/(AIlp,-pxllz),τr,k代表发表示经过归一化的对于第k个3数据处理中心将无人机的状态表征为二维位置坐标(pk,x[t],pk,y[t])和速度坐标(vk,x在对无人机开始跟踪前，利用估计算法对无人机的位置进行初步估计，估计结果为对sx[t-1t-1]进行无迹变换得到第一组Sigma采样点"it-11t-11,并根据2.根据权利要求1所述的基于感知的通信波束跟踪方发射基站在跟踪过程中根据对无人机预测的状态信息发射波束，与无人机完成通信，Rau=⃞-1log(1+SNRR),其中SNRk表示第k个无人机所接收信号的信噪比。4涉及一种基于感知的大规模MIMO_OFDM(MultiInputMultiOutput_OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，多输入多输出_正交频分复用)系统下的通信波束跟[0002]考虑一个单基站_单无人机通信系统，基站端为了保证和无人机之间稳定的通信波作为导频，为了保证信道估计的效果，导频符号周期St需保持和相干时间一致，即[0006]发明目的：针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种基于感知的大规模MIMO_5[0009](2)发射基站发射出去的波束经过无人机表面反射至分布式接收基站，所述分布式接收基站将观测到的回波信号发送给数据处理[0010](3)数据处理中心首先对无人机的状态转移模型和观测模型进行建模，并对回波信号进行实数化和拉直处理，接下来根据UKF(UnscentedKalmanFilter，无迹卡尔曼滤波)算法和处理后的回波数据对当前时刻无人机的位置信息进行跟踪，并对下一时刻无人[0013]数据处理中心根据t_1时刻的无人机位置信息估计值预测出来t时刻无人机的位置skltlt-1]=pexltlt-11,pr,yltlt-11,xltlt-并且根据prxltlt-11和pr,yltlt-11以及发射基站的位置计算出t时刻的预测位置，和分别表示t时刻无人机的预测发射角。[0015]步骤(1)中设计好的波束发射之后经过无人机表面发射至分布式接收基站中的每表示通感一体化系统的监控区域内的无人机数量，Q表示每次发射机发射出去的OFDM符号f,x=v(p:-PR)/(Allp:-pxll2)+τr,k代表发表示经过归一化的对于第k个6[0022]对sx[t-1t-1]进行UT(UnscentedTransformation，无迹变换)得到第一组Rau=⃞1log(1+SNRR),其中SNRk表示第k个无人机所接收信号的信噪比。7的信号可以表示成(t)=Re(x(r)eleTC+),其中fc代表载波频率，Re(x)表示对x取实部的状态转移模型可以表示成：8[0045]如图2所示，基于反馈的波束跟踪方法每一次通信之前都需要发射基站重新发送其中fr,kτr,k代表发射信号经过第k个无人机到达第r个接收基站的表示经过归一化的对于第k个无经过归一化的对于第k个无人机和第r个接收基9得到最大的信噪比，发射基站采用wer=a'(B),并且通过在发射基站采用大规模MIMO所以可以在接收基站处隔离开不同无人机的回波信号。此外，对于公式(2)中未知的变量是通过在数据处理中心预测出下一时刻第k个无人机的位置信息之后估计出来的。因中心将t时刻的yk应用于UKF算法流程中，预测出t+1时刻的发射角hIt+11tl,设计好相表示发射基站和第kk个无人机t时k[0055]ωk[t]和ck[t]均代表零均值的高斯分布，其方差可以分别表示成Gor=和而则是通过估计误差矩阵分解操作后那么无人机状态变量的一步预测可以表示成所有回波的预测方差矩阵Mk,zz[t_1|t]以及无人机状态和观测回波之间的预测协方差矩阵Mk,sz[0059](5)对无人机状态和估计方差矩阵进行更新。首先对t时刻的卡尔曼增益Kk[t]进自分布式接收机的经过实数化、拉直之后的回波数据yk[t]，更新t时刻的状态变量和估计方差矩阵Mk[t|t]＝Mk[t|[0061]图6比较了基于UKF的波束跟踪和基于反馈的波束跟踪两种方法下基站与无人机[