无人机通信
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作者许文俊 等
出版社电子工业
ISBN9787121464805
出版时间2023-10
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定价138元
货号31883325
上书时间2024-06-30
商品详情
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作者简介
许文俊，北京邮电大学教授、博士生导师，教育部“长江学者奖励计划”青年长江学者，北京邮电大学“1551”鸿雁人才，泛网无线通信教育部重点实验室泛在无线网络研究中心主任、人工智能学院信息理论与技术中心主任，IEEESeniorMember、中国电子学会高级会员、中国通信学会高级会员；长期从事无人机通信及组网、B5G/6G智能无线网络、语义智能通信网络、认知无线网络等方面教学和科研工作。曾获国家技术发明二等奖、教育部技术发明一等奖、首届北京高校教师教学创新大赛一等奖、重庆市科技进步一等奖、北京邮电大学教学成果一等奖、北京邮电大学周炯优秀青年教师励志奖等。
目录
目 录
第1章 概述1
1.1 引言1
1.2 无人机的应用场景与发展历程2
1.2.1 无人机的应用场景2
1.2.2 无人机的发展历程5
1.3 无人机系统概述6
1.3.1 无人机类型7
1.3.2 无人机控制与集群9
1.3.3 无人机通信及其标准化14
1.3.4 无人机通信网络与技术19
1.4 本书的主要内容23
本章参考文献25
第1篇 无人机通信网络基础篇
第2章 无线通信网络的基本概念29
2.1 引言29
2.2 无线通信网络基础29
2.2.1 分集技术29
2.2.2 复用技术31
2.2.3 双工技术32
2.2.4 信道编/解码技术33
2.3 无线信道的传输损耗与衰落34
2.3.1 无线信道传输损耗34
2.3.2 三种主要的快衰落35
2.4 多址技术37
2.4.1 多址技术的概述37
2.4.2 正交频分多址技术37
2.4.3 非正交多址接入技术40
2.5 多天线技术43
2.5.1 多天线技术的发展43
2.5.2 多用户MIMO44
2.5.3 Massive MIMO技术46
2.6 本章小结49
本章参考文献50
第3章 无人机通信网络的特征51
3.1 引言51
3.2 节点三维运动52
3.3 LoS电波传播53
3.4 任务驱动网络54
3.5 周围环境陌生55
3.6 信息处理能力受限56
3.7 能量供给能力受限57
3.8 气象条件的影响58
3.9 恶意干扰的影响59
3.10 本章小结61
本章参考文献61
第4章 无人机通信网络的信道模型64
4.1 引言64
4.2 无人机通信网络的大尺度衰落模型64
4.2.1 路径损耗模型65
4.2.2 阴影衰落模型68
4.3 无人机通信网络的快衰落模型70
4.3.1 莱斯衰落模型71
4.3.2 Nakagami-m衰落模型71
4.3.3 色散参数71
4.4 3GPP无人机通信网络的信道建模与测量75
4.4.1 LoS概率75
4.4.2 路径损耗77
4.4.3 阴影衰落77
4.4.4 快衰落78
4.5 本章小结80
本章参考文献81
第5章 无人机通信网络性能的理论研究82
5.1 引言82
5.2 随机几何理论的基础知识82
5.2.1 空间点过程83
5.2.2 随机几何的分析工具85
5.2.3 随机几何分析常用结论86
5.3 随机几何网络模型88
5.4 单层无人机通信网络性能的理论研究89
5.4.1 系统模型89
5.4.2 覆盖率90
5.5 热点覆盖场景下无人机通信网络性能的理论研究93
5.5.1 系统模型93
5.5.2 覆盖率和频谱效率性能94
5.5.3 性能仿真验证98
5.6 灾难救援场景的无人机通信网络性能的理论研究99
5.6.1 系统模型99
5.6.2 覆盖率和频谱效率性能100
5.6.3 性能仿真验证105
5.7 热点覆盖场景的无人机通信网络缓存性能的理论研究106
5.7.1 系统模型106
5.7.2 缓存策略108
5.7.3 缓存覆盖率与平均速率性能109
5.7.4 性能仿真验证115
5.8 灾难救援场景的无人机通信网络缓存性能的理论研究121
5.8.1 系统模型121
5.8.2 缓存策略122
5.8.3 卸载率与平均速率性能123
5.8.4 性能仿真验证129
5.9 本章小结134
本章参考文献134
第2篇 无人机-蜂窝融合通信网络篇
第6章 无人机通信网络的无线资源分配137
6.1 引言137
6.2 无线资源分配研究概述138
6.2.1 无线资源管理的优化目标138
6.2.2 无线资源管理的优化方法139
6.3 无人机辅助异构蜂窝网络的无线资源分配140
6.3.1 无人机辅助异构蜂窝网络的特点与挑战140
6.3.2 UBS前传链路和回传链路的联合优化141
6.4 无人机辅助NOMA系统的无线资源分配146
6.4.1 NOMA的工作原理146
6.4.2 无人机辅助NOMA系统的特点与挑战148
6.4.3 无人机辅助NOMA系统的无线资源联合优化148
6.5 无人机辅助缓存蜂窝网络及其资源分配157
6.5.1 无人机辅助缓存蜂窝网络概述157
6.5.2 无人机辅助缓存蜂窝网络的资源分配159
6.6 无人机毫米波通信波束赋形与资源分配167
6.6.1 无人机毫米波通信的特点与挑战167
6.6.2 波束赋形与资源分配设计168
6.7 本章小结173
本章参考文献174
第7章 无人机空地协作中继通信176
7.1 引言176
7.2 无人机空地协作中继通信的研究现状177
7.3 远程应急无人机中继系统179
7.3.1 无人机信道模型179
7.3.2 多中继接收信噪比181
7.3.3 最优部署位置与飞行高度182
7.3.4 性能理论分析185
7.3.5 性能仿真验证187
7.4 低时延高可靠的无人机中继系统189
7.4.1 系统模型189
7.4.2 无人机悬停部署设计191
7.4.3 性能仿真验证193
7.5 无人机中继系统的飞行轨迹优化195
7.5.1 系统模型196
7.5.2 轨迹与功率联合优化197
7.5.3 性能仿真验证200
7.6 本章小结203
本章参考文献203
第8章 无人机通信网络的安全传输205
8.1 引言205
8.2 基于人工噪声的无人机通信网络的安全传输206
8.2.1 系统模型207
8.2.2 安全传输方案设计208
8.2.3 性能仿真验证211
8.3 基于NOMA的无人机通信网络的安全传输214
8.3.1 系统模型214
8.3.2 NOMA-UAV网络的安全功率分配方案216
8.3.3 性能仿真验证219
8.4 无人机中继系统的安全传输221
8.4.1 系统模型221
8.4.2 无人机中继系统保密速率优化方案224
8.4.4 性能仿真验证227
8.5 无人机中继辅助隐蔽通信230
8.5.1 无人机中继通信信道及有限包长传输速率230
8.5.2 无人机有限字长隐蔽通信设计231
8.5.3 性能仿真验证235
8.6 本章小结236
本章参考文献236
第9章 无人机的无线能量传输和无线携能通信238
9.1 引言238
9.2 WPT和SWIPT技术概述238
9.2.1 WPT技术的基本原理238
9.2.2 SWIPT技术的基本原理239
9.3 无人机WPT网络优化241
9.3.1 无人机WPT网络模型241
9.3.2 飞行轨迹和波束方向图优化算法设计242
9.3.3 性能仿真验证242
9.4 无人机辅助SWIPT网络优化244
9.4.1 无人机辅助SWIPT网络模型244
9.4.2 基于用户动态需求的实时路径规划算法设计246
9.4.3 性能仿真验证246
9.5 多无人机辅助SWIPT网络优化247
9.5.1 多无人机辅助SWIPT网络模型247
9.5.2 无人机飞行轨迹和资源分配优化算法249
9.5.3 性能仿真验证249
9.6 本章小结250
本章参考文献251
第3篇 无人机空中通信网络篇
第10章 无人机通信网络的组网技术253
10.1 引言253
10.2 无人机频谱管理254
10.2.1 无人机频谱的挑战254
10.2.2 动态频谱管理系统255
10.2.3 与频谱相关的关键技术255
10.3 多路访问控制协议257
10.3.1 多路访问控制协议概述257
10.3.2 多路访问控制协议分类与研究现状258
10.4 拓扑及功率管理259
10.4.1 拓扑结构259
10.4.2 功率控制技术261
10.4.3 拓扑控制技术262
10.5 路由协议263
10.5.1 主动协议264
10.5.2 被动协议264
10.5.3 混合协议265
10.6 本章小结266
本章参考文献266
第11章 无人机集群270
11.1 引言270
11.2 无人机集群的路径规划271
11.2.1 A*算法271
11.2.2 人工势场法272
11.2.3 蚁群算法275
11.2.4 粒子群算法276
11.2.5 遗传算法278
11.3 无人机集群的抗干扰技术280
11.3.1 频域抗干扰技术280
11.3.2 功率域抗干扰技术281
11.4 无人机集群的路由及拓扑管理281
11.4.1 分簇结构281
11.4.2 分簇算法282
11.4.3 分簇路由284
11.5 无人机集群控制284
11.5.1 集中式控制286
11.5.2 分布式控制286
11.6 无人机集群智能287
11.6.1 无人机集群智能简介287
11.6.2 无人机集群智能在任务规划中的应用和技术发展287
11.6.3 无人机集群智能在信息交互中的应用和技术发展288
11.7 本章小结288
本章参考文献289
第12章 空-X一体化网络294
12.1 引言294
12.2 空地一体化网络295
12.2.1 空地一体化网络的现状295
12.2.2 空地一体化网络的架构297
12.2.3 空地一体化网络的典型应用298
12.2.4 空地一体化网络的部署挑战300
12.3 空天一体化网络301
12.3.1 空天一体化网络的现状301
12.3.2 空天一体化网络的架构303
12.3.3 空天一体化网络的典型应用304
12.3.4 空天一体化网络的部署挑战305
12.4 空海一体化网络305
12.4.1 空海一体化网络的现状305
12.4.2 空海一体化网络的架构307
12.4.3 空海一体化网络的部署挑战308
12.5 空天地海一体化网络308
12.5.1 空天地海一体化网络的现状308
12.5.2 空天地海一体化网络的关键技术310
12.5.3 空天地海一体化网络的典型应用311
12.5.4 空天地海一体化网络的部署挑战311
12.6 本章小结312
本章参考文献312
内容摘要
本书系统地介绍无人机通信技术、无人机通信网络组网技术，以及无人机通信网络中涉及的控制、安全等技术。在对无人机进行概述的基础上，本书将第2章到第12章分为三篇。第1篇是无人机通信网络基础篇，包括第2～5章，主要内容包括无线通信网络的基本概念、无人机通信网络的特征、无人机通信网络的信道模型、无人机通信网络性能的理论研究；第2篇是无人机-蜂窝融合通信网络篇，包括第6～9章，主要内容包括无人机通信网络的无线资源分配、无人机空地协作中继通信、无人机通信网络的安全传输、无人机的无线能量传输和无线携能通信；第3篇是无人机空中通信网络篇，包括第10～12章，主要内容包括无人机通信网络的组网技术、无人机集群、空-X一体化网络。
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