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基于强化学习的无人机通信感知一体化能耗优化 被引量:5
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作者 李新民 张徐浩 +2 位作者 刘易阳 曹辉 张晓强 《电子科技大学学报》 北大核心 2025年第1期23-28,51,共7页
通信感知一体化技术与灵活可控无人机通信技术结合将成为6G无线通信网络“万物智联”的潜在技术。针对无人机通信感知一体化系统中无人机能量受限问题,提出了一种基于强化学习的无人机功率分配和轨迹设计的联合优化算法。该算法在用户... 通信感知一体化技术与灵活可控无人机通信技术结合将成为6G无线通信网络“万物智联”的潜在技术。针对无人机通信感知一体化系统中无人机能量受限问题,提出了一种基于强化学习的无人机功率分配和轨迹设计的联合优化算法。该算法在用户通信速率和目标感知波束图增益约束下,通过构建与无人机能耗、发射波束和通信速率相关的线性加权奖励函数,以实现智能化的无人机功率分配和轨迹设计,从而最小化无人机通信感知一体化系统的能耗。仿真结果表明,该方案相较于基准方案降低了12.36%~21.08%的无人机能耗,并拥有更优的收敛性能。 展开更多
关键词 通信感知一体化 无人机 强化学习 能耗优化
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海洋环境下无人机通信感知一体化波形设计 被引量:2
2
作者 李博 刘博文 +3 位作者 杨洪娟 王改芳 张敬淳 赵楠 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第4期958-967,共10页
未来6G将实现万物智能互联、虚拟和现实结合的全新时代,这离不开通信与感知技术的发展。但由于频率资源的稀缺,二者在频率资源上的共享是一个亟待解决的问题。通信感知一体化(ISAC)技术为解决这一问题提供了新的思路,它允许通信与感知... 未来6G将实现万物智能互联、虚拟和现实结合的全新时代,这离不开通信与感知技术的发展。但由于频率资源的稀缺,二者在频率资源上的共享是一个亟待解决的问题。通信感知一体化(ISAC)技术为解决这一问题提供了新的思路,它允许通信与感知共用一套设备、共享频率资源,可以同时完成目标探测和信息通信,被认为是6G的关键技术之一。同时我国是一个海洋大国,海洋资源丰富,海洋通信与海上目标感知需求急剧增加。该文对海洋环境下的ISAC技术进行了研究,提出一种海洋环境下的加权波形优化设计方法。通过仿真实验发现通信与感知的功率比值在[0.2,0.5]区间内时,一体化波形不仅具有良好的通信性能,也具有不错的感知性能。最后对未来的工作内容进行了展望。 展开更多
关键词 通信感知一体化 海洋环境 加权波形优化
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基于多模态融合的无人机通信感知一体化方法设计
3
作者 崔锴 赵建伟 +2 位作者 姚敏立 朱丰超 何芳 《现代电子技术》 北大核心 2025年第19期57-62,共6页
针对无人机运动及姿态变化影响通信和感知性能的问题,文中提出一种基于传感器多模态融合感知信息辅助通信的无人机信道估计方法。首先,综合考虑无人机姿态变化和轨迹变化,建立无人机ISAC信道模型,并提出多元传感器多模态融合ISAC方法;然... 针对无人机运动及姿态变化影响通信和感知性能的问题,文中提出一种基于传感器多模态融合感知信息辅助通信的无人机信道估计方法。首先,综合考虑无人机姿态变化和轨迹变化,建立无人机ISAC信道模型,并提出多元传感器多模态融合ISAC方法;然后,基于无人机运动规律和四元数姿态表示法,建立无人机ISAC的系统状态方程与观测方程;最后,通过无迹卡尔曼滤波融合多元传感器输出信息,实时获取无人机航迹与姿态信息,进而进行信道重建,实现感知辅助通信。实验结果表明,基于多模态融合的无人机通信感知一体化方法性能优于传统信道估计方法,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 通信感知一体化 无人机 多模态融合 无迹卡尔曼滤波 四元数 信道估计
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面向大规模物联网的无人机通信感知一体化能效优化算法 被引量:3
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作者 宋利枝 季增栓 +2 位作者 曾凤 王伟 杨永杰 《电讯技术》 北大核心 2024年第7期1042-1049,共8页
针对大规模物联网场景下无人机通信感知一体化系统存在的重复感知和能量受限等问题,提出了一种基于聚类算法的能效优化方案。该方案在满足无人机的移动性和感知能力约束下,通过联合设计无人机的三维轨迹和发射功率来最大化系统能效。由... 针对大规模物联网场景下无人机通信感知一体化系统存在的重复感知和能量受限等问题,提出了一种基于聚类算法的能效优化方案。该方案在满足无人机的移动性和感知能力约束下,通过联合设计无人机的三维轨迹和发射功率来最大化系统能效。由于该问题是非凸的,首先将其解耦为两个子问题,然后利用模拟退火算法和标准凸优化技术来求解无人机的悬停位置和飞行速度以获取最优轨迹,最后根据最优轨迹推导发射功率的闭合表达式,求得每个悬停位置的最优发射功率。与传统的二维和三维方案相比,所提基于聚类的能效优化方案在收敛速度提高4倍的基础上能提升20%~30%系统能效。 展开更多
关键词 大规模物联网 无人机通信感知一体化 能效优化 无人机轨迹设计 功率分配
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铁路应急场景下无人机通信感知一体化无线网络资源智能分配算法 被引量:4
5
作者 闫莉 岳涛 方旭明 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3510-3519,共10页
面向恶劣自然环境下地面基础设施受损的铁路场景,该文提出一种无人机(UAV)通信感知一体化无线接入网络架构,实现对列车运行环境的实时感知及应急信息回传。考虑到无人机的续航能力有限,通过建立列车制动距离模型与无人机能耗模型,在满... 面向恶劣自然环境下地面基础设施受损的铁路场景,该文提出一种无人机(UAV)通信感知一体化无线接入网络架构,实现对列车运行环境的实时感知及应急信息回传。考虑到无人机的续航能力有限,通过建立列车制动距离模型与无人机能耗模型,在满足信息回传通信性能与列车环境感知需求的情况下,联合调整无人机飞行速度和通信发射功率以优化无人机整体能耗。通过分析发现,该优化问题符合马尔可夫决策过程(MDP),基于此,提出一种基于深度双Q网络(DDQN)的无人机通信感知一体化无线资源智能分配算法解决上述问题。最后,该文对所提算法的收敛性能、无人机环境感知距离和无人机能耗进行了仿真实验。仿真结果显示,所提算法具有良好的收敛性能,在满足铁路应急场景环境感知及信息回传需求的同时,能够最大化无人机通信作业时长。 展开更多
关键词 铁路应急通信 无人机 通信感知一体化 无线资源分配 深度强化学习
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无人机通信感知一体化:架构、技术与展望 被引量:15
6
作者 刘晨熙 马睿 彭木根 《电信科学》 2023年第2期1-9,共9页
无人机应急通信作为第六代移动通信系统(6G)的一种典型应用,具有灵活部署、按需覆盖的优势。与此同时,通信感知一体化是6G的重要特征和核心使能技术之一,它可以应用于无人机应急通信中,以提升频谱效率、感知精度,降低系统成本,但二者如... 无人机应急通信作为第六代移动通信系统(6G)的一种典型应用,具有灵活部署、按需覆盖的优势。与此同时,通信感知一体化是6G的重要特征和核心使能技术之一,它可以应用于无人机应急通信中,以提升频谱效率、感知精度,降低系统成本,但二者如何结合,仍是学术界和工业界的研究热点和难点。为此,提出了一种无人机通信感知一体化的体系架构,探讨了支撑该架构的基础理论和关键技术,并展望了无人机通信感知一体化的未来发展方向及挑战。 展开更多
关键词 通信感知一体化 无人机通信 智能服务
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多小区协作无人机通信感知一体化系统的资源分配 被引量:5
7
作者 李培铭 吕忠昊 +1 位作者 方园 许杰 《信号处理》 CSCD 北大核心 2022年第8期1592-1600,共9页
在通信感知一体化系统中,由于通信与感知两者的目的并不完全一致,这使得通信和感知之间的性能折中问题尤为关键。本文研究多小区协作联网无人机网络的通信感知一体化问题,其中基站作为通信感知收发器与无人机用户通信,同时估计感知目标... 在通信感知一体化系统中,由于通信与感知两者的目的并不完全一致,这使得通信和感知之间的性能折中问题尤为关键。本文研究多小区协作联网无人机网络的通信感知一体化问题,其中基站作为通信感知收发器与无人机用户通信,同时估计感知目标的位置。基于此,联合优化多个基站协作发射功率控制以及无人机用户的轨迹来平衡感知和通信性能,在满足无人机用户的信干噪比需求和感知目标定位的克拉美罗下界需求基础上,最小化基站的能量消耗。该问题是一个非凸优化问题,通常难以直接进行求解。为解决该问题,本文提出基于交替优化的联合基站功率控制与无人机轨迹优化方案,分别利用半正定松弛技术和连续凸近似技术对基站功率控制和无人机轨迹进行优化设计。最后,实验仿真结果验证了所提联合优化方案的性能。 展开更多
关键词 通信感知一体化 多小区协作 无线通信 无人机轨迹设计 资源分配
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通信感知一体化低空无人机关键技术研究综述 被引量:2
8
作者 夏昊 林粤伟 +1 位作者 颜军 许灵军 《电讯技术》 北大核心 2025年第6期838-847,共10页
低空无人机可以扩展通信网络的覆盖范围,并增强其通信和感知功能。近年6G、低空飞行技术、低空经济发展较为迅速,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)中的低空无人机相关理论与技术成为研究热点,带来了新的机遇... 低空无人机可以扩展通信网络的覆盖范围,并增强其通信和感知功能。近年6G、低空飞行技术、低空经济发展较为迅速,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)中的低空无人机相关理论与技术成为研究热点,带来了新的机遇和挑战。梳理并归纳了面向6G的ISAC低空无人机研究成果。首先介绍ISAC低空无人机领域的研究背景,然后梳理了近几年来国内外对ISAC低空无人机领域的相关研究,从波形设计、雷达成像、干扰管理、资源管理与轨迹设计、人工智能技术应用5个方面展开综述,最后对低空无人机的ISAC技术未来发展趋势及相关挑战进行展望。 展开更多
关键词 6G 通信感知一体化(ISAC) 低空经济 无人机(UAV) 人工智能(AI)
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面向远距离高速无人机检测的OFDM通信感知一体化参考信号设计 被引量:1
9
作者 唐爱民 王书涵 曲文泽 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期842-853,共12页
随着低空经济的兴起,无人机的通信和检测问题受到了广泛的关注。该文研究了OFDM通信感知一体化中的感知参考信号设计,用于远距离高速无人机的检测。为了实现无人机在远距离和高速度情况下的不模糊检测,传统的参考信号设计需要较密的感... 随着低空经济的兴起,无人机的通信和检测问题受到了广泛的关注。该文研究了OFDM通信感知一体化中的感知参考信号设计,用于远距离高速无人机的检测。为了实现无人机在远距离和高速度情况下的不模糊检测,传统的参考信号设计需要较密的感知参考信号布置,从而带来较大的资源开销。此外,基于OFDM波形的远距离检测,还面临码间串扰的挑战。首先,针对远距离检测的问题,该文设计了支持远距离检测且抗码间串扰的感知参考信号模式,可以在较少资源开销下达到系统的最大不模糊检测距离。然后,基于前述参考信号的排布模式,针对高速度检测的问题,该文在基于中国剩余定理消除模糊方法的基础上,引入距离变化率。通过合理的参考信号配置与幽灵目标消除算法,可以在较小的资源开销下,大幅增加不模糊检测速度,且有效避免幽灵目标的产生。上述方法的有效性最后通过仿真进行了验证。仿真结果表明,针对远距离高速目标的检测,相比于传统方法,该文所提的方法可降低72%的参考信号开销。 展开更多
关键词 通信感知一体化 参考信号设计 无人机 雷达感知 正交频分复用
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面向通信感知一体化的无人机集群上行链路物理层安全传输
10
作者 东润泽 王布宏 +2 位作者 张杰勇 翁江 方声忠 《信号处理》 北大核心 2025年第7期1143-1152,共10页
作为第六代(the Sixth Generation,6G)通信网络的关键技术之一,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)通过共享硬件架构与信号处理机制,在完成无线通信的同时实现对环境的感知,提高频谱效率,降低硬件成本。同时,... 作为第六代(the Sixth Generation,6G)通信网络的关键技术之一,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)通过共享硬件架构与信号处理机制,在完成无线通信的同时实现对环境的感知,提高频谱效率,降低硬件成本。同时,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)作为三维空间智能节点,凭借其机动灵活、覆盖广、成本低的优势,在军事侦察、物流配送、灾害救援等领域具有广泛应用。有必要研究融入UAV的ISAC网络以提升频谱效率和低空资源利用率。此外,无线通信的广播特性对ISAC网络敏感信息的传输带来了严重挑战,亟需基于物理层安全技术提升信息传输的安全性能。该文考虑ISAC场景下UAV集群的上行链路物理层安全传输问题,其中一个地面ISAC基站向UAV集群传输保密信息,同时对多个地面目标进行感知。UAV集群附近存在多个窃听UAV对保密信息进行窃听。为提升地面基站执行ISAC任务时的物理层安全性能,对其发射波束形成以及UAV集群的轨迹进行联合优化,并提出一种基于深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)的算法完成对该优化问题的求解。首先提出感知性能约束下总的平均保密速率最大化问题并将其归结为马尔可夫决策过程(Markov Decision Process,MDP),随后通过精心设计的动作网络与策略网络实现优化变量的联合优化,最终提升了所考虑ISAC网络的物理层安全性能。仿真实验表明,与基准算法相比,本文所提方法能够实现185.3%的平均保密速率提升,并验证了所提方法进行轨迹规划及波束形成设计的有效性。 展开更多
关键词 UAV集群 通信感知一体化 物理层安全 深度强化学习 波束形成
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基于多无人机协作通感一体化的隐蔽通信设计
11
作者 袁伟杰 伍军 时玉叶 《雷达学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期797-808,共12页
无人机隐蔽通信在实现可持续低空经济方面引起了相当大的关注。该文基于通感一体化(ISAC)框架,研究了多无人机协作隐蔽通信网络的系统策略和资源分配,其中多个无人机进行协作感知并在移动监管者(Willie)存在的情况下同时向多个地面用户(... 无人机隐蔽通信在实现可持续低空经济方面引起了相当大的关注。该文基于通感一体化(ISAC)框架,研究了多无人机协作隐蔽通信网络的系统策略和资源分配,其中多个无人机进行协作感知并在移动监管者(Willie)存在的情况下同时向多个地面用户(GUs)隐蔽传输下行信息。为了提高通信隐蔽性,无人机在干扰无人机(JUAV)模式和信息无人机(IUAV)模式之间自适应切换。为了应对Willie的移动性,采用基于无迹卡尔曼滤波的方法,利用从ISAC回波中提取的时延和多普勒频移来预测和跟踪Willie的位置。通过联合优化JUAV选择策略、IUAV-GU调度、通信/干扰功率分配,该文提出了一个实时公平性传输最大化问题。采用交替优化方法,将原始问题分解为一系列子问题,从而获得有效的次优解。仿真结果表明,所提出的方案能够准确跟踪Willie并有效保证下行隐蔽传输。 展开更多
关键词 通感一体化 无人机 隐蔽通信 干扰选择 无迹卡尔曼滤波
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基于系统成本函数优化的无人机辅助通感一体化系统数据调度、雷达预编码及飞行轨迹优化方法
12
作者 柴蓉 王丙燕 +1 位作者 孙瑞锦 景小荣 《电子学报》 北大核心 2025年第3期744-753,共10页
本文针对多天线无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助的通信感知一体化场景,综合考虑目标感知及用户通信性能,定义系统成本函数为系统能耗与用户速率的加权和,将通信感知调度、感知预编码设计以及UAV飞行轨迹优化问题建模为一个满... 本文针对多天线无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助的通信感知一体化场景,综合考虑目标感知及用户通信性能,定义系统成本函数为系统能耗与用户速率的加权和,将通信感知调度、感知预编码设计以及UAV飞行轨迹优化问题建模为一个满足约束条件的系统成本函数优化问题.由于所建模优化问题为一个变量高度耦合且非凸的混合整型优化问题,难以直接求解,本文将原优化问题拆分为三个子问题,即UAV飞行轨迹优化子问题、通信感知调度子问题和雷达感知预编码子问题,并提出一种迭代嵌套方法来求解这些子问题.针对UAV飞行轨迹优化子问题,将其建模为马尔可夫决策过程(Markov Decision Process,MDP),并提出一种基于双重深度Q网络的UAV轨迹优化算法.对于给定的MDP系统状态,采用拉格朗日对偶变换方法和二次变换方法求解通信感知调度子问题,并通过引入辅助变量及约束条件等价转换方法求解雷达感知预编码子问题.基于所得到的通信感知调度策略和雷达感知预编码,更新MDP奖励函数,确定UAV飞行轨迹,以迭代实现通信感知调度策略、感知预编码设计及UAV飞行轨迹的联合优化.最后,通过仿真验证了本文所提算法的有效性. 展开更多
关键词 无人机(UAV) 通信感知一体化 数据调度 轨迹优化 预编码
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面向无人机的通信感知一体化系统自干扰消除技术 被引量:1
13
作者 叶启彬 肖泓宇 +3 位作者 田晨 刘名 付沄琳 胡苏 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期925-932,共8页
在无人机通信场景中,机载通信感知一体化系统受到本地信号发射带来的强烈自干扰影响,导致系统对目标的感知性能降低.针对这一挑战,提出基于正交频分复用(OFDM)的通信感知一体化自干扰消除方法.首先,建立基于OFDM的通信感知一体化系统回... 在无人机通信场景中,机载通信感知一体化系统受到本地信号发射带来的强烈自干扰影响,导致系统对目标的感知性能降低.针对这一挑战,提出基于正交频分复用(OFDM)的通信感知一体化自干扰消除方法.首先,建立基于OFDM的通信感知一体化系统回波模型,并引入自干扰信号;然后,利用最小二乘算法估计自干扰信号的信道增益,并利用该增益对自干扰信号进行重建和抑制;最后,通过无人机通信场景下的仿真实验验证所提方法的有效性.结果表明,该方法能够将自干扰信号抑制到噪声功率水平,将目标回波信号的信干噪比提升近10.00 dB,从而有效提高系统的感知性能. 展开更多
关键词 通信感知一体化 无人机通信 自干扰消除
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基于传输公平性的多无人机通感一体化空间部署与波束成形设计
14
作者 时统志 李博 +2 位作者 杨洪娟 张桐 王钢 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第1期57-65,共9页
针对农村偏远地区通信不畅的临时突发性问题,该文提出一种自适应的多无人机(UAV)辅助通感一体化(ISAC)机制,在地面用户和感测目标呈簇状随机分布的情况下,通过合理调度多无人机实现覆盖式通信保障,为无人机使能的通感一体系统提供了一... 针对农村偏远地区通信不畅的临时突发性问题,该文提出一种自适应的多无人机(UAV)辅助通感一体化(ISAC)机制,在地面用户和感测目标呈簇状随机分布的情况下,通过合理调度多无人机实现覆盖式通信保障,为无人机使能的通感一体系统提供了一种新的解决思路和方案。该文主要研究了无人机空间部署及其对地面设备的波束成形等问题,在空地关联约束条件下,系统可通过优化无人机的通信和感知波束成形变量组,最大限度地提高用户传输可达速率的下限,同时保证基本的通感需求。为了有效解决所考虑的非凸优化问题,该文借助基于高斯核的均值漂移算法(MS),用以处理关联策略中的混合整型线性问题,此外,结合2次变换与连续凸逼近(SCA)的相关技巧,采用块坐标下降(BCD)的方式优化波束成形,以获取次优解。数值结果验证了自适应机制的有效性。 展开更多
关键词 无人机 通信感知一体化 空间部署 波束成形
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通信感知一体化硬件设计——现状与展望 被引量:3
15
作者 林粤伟 张奇勋 +4 位作者 尉志青 李兴旺 刘凡 范绍帅 王溢 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第1期1-21,共21页
通信感知一体化(ISAC)需要通信和感知共用无线电频段和硬件资源。多频段、大带宽、通信感知对硬件的要求不同等特点对通信感知一体化硬件设计提出更高要求。该文对后5G,6G,WiFi等通信感知一体化的硬件设计、验证技术,以及硬件系统性验... 通信感知一体化(ISAC)需要通信和感知共用无线电频段和硬件资源。多频段、大带宽、通信感知对硬件的要求不同等特点对通信感知一体化硬件设计提出更高要求。该文对后5G,6G,WiFi等通信感知一体化的硬件设计、验证技术,以及硬件系统性验证平台进行归纳,对国内外近年相关硬件设计研究及其验证情况进行综述,关注通信感知两种系统对硬件的需求矛盾、带内全双工(IBFD)自干扰消除(SIC)、功放(PA)效率、电路性能对建模要求更高等硬件设计挑战。首先,总结、比较已有研究中通信感知一体化收发信机架构设计。然后,介绍、分析现有通信感知一体化带内全双工自干扰抑制方案、低峰均功率比(PAPR)波形与高性能PA设计、器件高精度建模方法以及硬件系统性验证平台。最后,总结全文并对未来通信感知一体化硬件设计所面临的开放性问题进行展望。 展开更多
关键词 第6代移动通信 通信感知一体化 带内全双工 软件无线电 雷达
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大规模无人机集群通信定位一体化技术 被引量:8
16
作者 樊邦奎 刘德康 +2 位作者 张瑞雨 唐家玮 常添 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第1期7-16,共10页
大规模无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)集群通过部署大量低成本无人机,依靠协同感知、信息共享和分工协调完成各类复杂任务,具备高度的智慧性和自主性,已逐渐成为无人机集群技术未来的发展趋势。大规模无人机集群十分依赖高精度定... 大规模无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)集群通过部署大量低成本无人机,依靠协同感知、信息共享和分工协调完成各类复杂任务,具备高度的智慧性和自主性,已逐渐成为无人机集群技术未来的发展趋势。大规模无人机集群十分依赖高精度定位技术,以维持集群稳定、避免相互碰撞、实现目标指引。然而,在现有的主要导航定位方式中,微机电(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)惯性导航存在严重的累积误差,而复杂电磁环境下卫星导航易受到干扰,均难以实现高精度相对定位和长时间全局定位。针对这一问题,本文依靠通信测距技术,实现无人机集群内部高精度相对测距,修正惯导定位误差,为无人机集群在卫星导航拒止条件下执行任务提供高精度导航定位服务。本文建立了惯性导航定位模型和通信测距信号模型,构造了基于最大后验概率(Maximum A Posteriori,MAP)方法的融合定位问题,推导得到了该定位问题的克拉美-罗下界(Cramér-Rao Lower Bound,CRLB),并提出了一种基于高斯牛顿优化的全信息融合定位方法。针对长距离飞行中,测距精度远高于惯导定位精度的场景,本文提出了一种基于优超函数算法(Scaling-by-Majorizing-A-Complicated-Function,SMACOF)的高精度测距辅助定位方法,通过建立高精度相对坐标和最优变换参数估计,实现最优位置估计,并分析了该方法的性能改进程度。最后,通过数值仿真验证本文所提出的方法能够将融合后的定位标准差降低至惯导定位标准差的√2/N,能够渐进达到CRLB性能。 展开更多
关键词 无人机集群 通信定位一体化 全信息融合定位
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可重构智能表面辅助近场通信感知一体化系统基于嵌套张量的同时定位与通信方法 被引量:1
17
作者 罗欣 杜建和 +2 位作者 张耀 陈远知 关亚林 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第4期979-990,共12页
可重构智能表面(RIS)因其能够智能配置无线传输环境而成为增强通信和感知的革新技术。随着RIS孔径的增加,电磁场特性发生根本性变化,近场范围扩大。与远场通信和感知不同,近场通信和感知需要考虑更为复杂的信道结构特性,这使得RIS辅助... 可重构智能表面(RIS)因其能够智能配置无线传输环境而成为增强通信和感知的革新技术。随着RIS孔径的增加,电磁场特性发生根本性变化,近场范围扩大。与远场通信和感知不同,近场通信和感知需要考虑更为复杂的信道结构特性,这使得RIS辅助的毫米波系统在近场通信和感知方面更具挑战。基于此,该文研究一种RIS辅助通信感知一体化(ISAC)的近场传输系统。首先,利用所考虑的ISAC场景的多维度资源和Khatri-Rao空时编码方法,将接收到的ISAC信号构造为4阶嵌套张量。然后,利用嵌套张量的代数结构和对近场信道模型的2阶菲涅耳近似,设计一种基于嵌套张量的同时定位和通信方案,在不发送专用导频的情况下实现近场环境散射点和用户定位以及信息符号检测。仿真结果表明,提出的方案具有较好的ISAC性能并优于现有方案。此外,即使是在高阶调制情况下,所提方案也有良好的定位精度和的误码率性能。 展开更多
关键词 通信感知一体化 张量 可重构智能表面 近场 毫米波
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面向6G的通信感知一体化关键技术体系与硬件原型验证 被引量:1
18
作者 赵川斌 孙红 +5 位作者 张腾宇 罗宏亮 王禹淙 蒋玉骅 林博 高飞飞 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第4期932-947,共16页
第6代移动通信(6G)系统将基于通信感知一体化能力获取精确的环境信息和用户状态信息,从而在保障通信业务的同时将真实物理世界复刻为数字孪生世界。该文提出一种完备的6G通感一体关键技术体系,包括静态环境重构、动态目标感知、物体材... 第6代移动通信(6G)系统将基于通信感知一体化能力获取精确的环境信息和用户状态信息,从而在保障通信业务的同时将真实物理世界复刻为数字孪生世界。该文提出一种完备的6G通感一体关键技术体系,包括静态环境重构、动态目标感知、物体材质识别3大基本能力。具体地,该文设计了基于多用户、多基站、主被动融合的静态环境重构技术,构建了多基站协同、多特征融合的动态目标感知技术,研究了基于多基站协同的电磁感知与材质识别技术。在此基础上,开发了基于射频系统级芯片上的现场可编程门阵列(RFSoC-FPGA)的通用通感一体化硬件原型平台,可在保持通信服务的同时有效重建环境地图并感知动态目标。 展开更多
关键词 通信感知一体化 静态环境重构 动态目标感知 物体材质识别 硬件原型验证
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多用户多目标场景下的通信感知一体化加权优化波束形成算法 被引量:1
19
作者 高玉龙 姜力僮 +1 位作者 时统志 王钢 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第4期921-931,共11页
无论在军事领域的战术通信和目标探测,还是在无人驾驶技术中实现高效的通信和高精度的环境感知,通信感知一体化都可以显著提升系统性能并大幅提高频谱资源利用率。然而,通信和感知资源分配不均衡问题成为该项技术应用的巨大挑战。针对... 无论在军事领域的战术通信和目标探测,还是在无人驾驶技术中实现高效的通信和高精度的环境感知,通信感知一体化都可以显著提升系统性能并大幅提高频谱资源利用率。然而,通信和感知资源分配不均衡问题成为该项技术应用的巨大挑战。针对多目标探测和多用户通信场景,该文提出一种基于Pareto优化框架的发射波束形成设计方法。该方法首先将通感资源优化问题建模为一个非凸优化问题,采用通信性能与雷达性能的加权和作为优化目标,以提高系统的灵活性。为了求解该问题,该文提出改进的加权最小均方误差算法将其转化成一个易于求解的凸问题,通过调整Pareto权重因子权衡通信信干噪比与雷达发射波束图误差,实现在功率约束条件下通感性能的最优化设计,同时通过采用MIMO雷达的方式提高了雷达的自由度。仿真结果验证了所提出波束形成方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 通信感知一体化 波束形成设计 多目标优化 MIMO雷达 多用户通信
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面向低空经济的通信感知一体化网络 被引量:1
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作者 江一航 李晓阳 +6 位作者 朱光旭 韩凯峰 杜滢 刘晨吉 杨武 刘光毅 张瑞 《西安电子科技大学学报》 北大核心 2025年第3期1-11,共11页
介绍了面向低空经济的通信感知一体化网络架构,包括基于随机几何的网络建模、协同的波束成形设计、以及网络级的通信和感知性能分析。在该网络中,支持通信感知一体化功能的基站按照二维均匀泊松点过程分布,在为地面通信用户提供服务的同... 介绍了面向低空经济的通信感知一体化网络架构,包括基于随机几何的网络建模、协同的波束成形设计、以及网络级的通信和感知性能分析。在该网络中,支持通信感知一体化功能的基站按照二维均匀泊松点过程分布,在为地面通信用户提供服务的同时,感知空中目标。特别地,设计了协作波束成形方案,以减轻通信感知一体化基站之间的干扰。此外,从不同性能指标出发,分析了通信和感知性能,包括区域通信覆盖概率、区域通信频谱效率、区域雷达检测覆盖概率以及平均克拉美罗界。理论分析结果通过仿真进行了验证,并展示了关键系统参数对网络性能的影响。研究发现,通信和感知性能均依赖于基站的密度和高度,而感知性能还受到目标高度、子载波数量和符号数量的影响。此外,在基站密度和高度方面,通信与感知性能之间存在权衡关系。文中研究结果为设计和实现空地无线网络提供了重要指导,有助于充分发挥通信感知一体化的双重优势,有望支撑低空经济的蓬勃发展。 展开更多
关键词 低空经济 通信感知一体化 随机几何 网络建模 性能分析
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