特邀策劃人

王正強(qiáng)

重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院副教授，來華留學(xué)博士研究生導(dǎo)師，碩士生導(dǎo)師，新加坡國立大學(xué)訪問學(xué)者。主要從事5G/6G通信、UAV通信、綠色通信、博弈論與智能信息處理及在無線通信中應(yīng)用等方面的研究。主持完成國家自然科學(xué)基金、重慶市自然科學(xué)基金、重慶市教委科學(xué)技術(shù)項目等科研項目10余項，出版學(xué)術(shù)專著一部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇(SCI期刊論文30余篇)，申請中國發(fā)明專利40余項，授權(quán)26項。

內(nèi)容導(dǎo)讀

隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)面臨著海量數(shù)據(jù)傳輸與連接密度激增的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。無人機(jī)通信具有移動性、穩(wěn)定性和廣覆蓋等優(yōu)勢，加之具有高質(zhì)量的空地?zé)o線信道，可以作為空中基站或中繼節(jié)點輔助地面通信，也可以作為信息采集和數(shù)據(jù)傳輸手段用于遙測遙感和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的無人機(jī)通信方案主要采用非授權(quán)頻段進(jìn)行直連通信，具有速率低、可靠性差、安全性差、易受干擾、較難監(jiān)控和管理等缺點。為了克服上述缺點，將無人機(jī)集成到蜂窩通信系統(tǒng)中來支持未來的B5G/6G網(wǎng)絡(luò)對地面和非地面一體化通信需求，作為地面通信的有益補(bǔ)充，面向B5G/6G的無人機(jī)通信的研究已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的一個研究熱點。由于無人機(jī)通信系統(tǒng)特有的信道特性和無人機(jī)飛行高度、機(jī)動性、尺寸、質(zhì)量和功率等限制，如何針對面向B5G/6G的無人機(jī)通信系統(tǒng)進(jìn)行資源管理和實際應(yīng)用面臨許多新的問題和挑戰(zhàn)。隨著國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者在無人機(jī)通信領(lǐng)域的研究工作不斷深入，在多個研究方向都獲得了新的研究進(jìn)展和成果。鑒于此,《無線電工程》2023年第1期推出“面向B5G/6G的無人機(jī)通信” 專題。專題內(nèi)容涵蓋無人機(jī)集群通信、無人機(jī)資源管理和無人機(jī)應(yīng)用3個研究方向的相關(guān)成果。

無人機(jī)集群技術(shù)能夠有效提高無人機(jī)的生存能力和任務(wù)效率，有效彌補(bǔ)單無人機(jī)技術(shù)在處理復(fù)雜任務(wù)需求上的不足。無人機(jī)集群之間進(jìn)行協(xié)同作業(yè)與信息處理的能力嚴(yán)重依賴于無人機(jī)集群通信技術(shù)的發(fā)展。針對無人機(jī)集群通信領(lǐng)域，付振江等從國內(nèi)外集群在通信中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀，總結(jié)了各種集群通信場景所面臨的挑戰(zhàn)，介紹了無人機(jī)集群通信的應(yīng)用場景，分析了集群通信架構(gòu)設(shè)計及智能解決方案，展望了未來的研究方向。

無人機(jī)資源管理是無人機(jī)通信技術(shù)一個重要的研究方向。羅銀輝等針對無人機(jī)自主飛行中的路徑規(guī)劃問題，在歐式有符號距離函數(shù)地圖提供的梯度信息基礎(chǔ)上，分別在平滑、碰撞和可行性上設(shè)計約束方程，實現(xiàn)軌跡動態(tài)重規(guī)劃算法，并設(shè)計時間重新分配策略確保動態(tài)算法的可行性。實驗證明，所提算法面對復(fù)雜環(huán)境具有魯棒性，可實現(xiàn)無人機(jī)的自主路徑規(guī)劃與優(yōu)化，并動態(tài)避障。劉昊洋等提出了可重構(gòu)智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)輔助無人機(jī)通信系統(tǒng)，提出了一種RIS輔助的無人機(jī)軌跡和計算策略聯(lián)合優(yōu)化方案，以最小化移動邊緣計算的服務(wù)能耗為目標(biāo)，聯(lián)合優(yōu)化無人機(jī)的三維軌跡、計算任務(wù)分發(fā)和緩存資源分配利用。仿真實驗驗證了所提方案相對于無人機(jī)軌跡固定和計算策略固定2種方案，在能耗和數(shù)據(jù)傳輸速率上均有明顯的性能提升。

無人機(jī)應(yīng)用方向，分別收錄了無人機(jī)識別、目標(biāo)跟蹤和無人機(jī)攝影測量的高程計算的論文。無人機(jī)識別技術(shù)可以降低無人機(jī)在災(zāi)害搶險、航拍測繪等眾多領(lǐng)域應(yīng)用中潛在的對社會公共安全構(gòu)成的嚴(yán)重威脅。馬子博等基于無人機(jī)識別問題提出了一個基于空洞卷積和DANet注意力機(jī)制的D-A Xception網(wǎng)絡(luò)模型。所提出模型采用消融實驗來驗證模型的有效性，并與不同網(wǎng)絡(luò)模型采用相同訓(xùn)練集進(jìn)行實驗對比分析，結(jié)果表明，提出的D-A Xception模型對未訓(xùn)練的數(shù)據(jù)進(jìn)行十分類測試，其識別效率優(yōu)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模型。目標(biāo)跟蹤在無人機(jī)通信應(yīng)用中可用于民用移動跟拍和軍用自動檢測打擊等多個領(lǐng)域。針對目前無人機(jī)平臺多目標(biāo)跟蹤技術(shù)的跟蹤精確度低、所占內(nèi)存大的問題，任進(jìn)等提出了一種基于YOLOv5與DeepSort相融合的多目標(biāo)跟蹤算法。該算法具有提取目標(biāo)特征并進(jìn)行檢測、鎖定識別后的對象和對移動中的對象進(jìn)行跟蹤的功能。實驗結(jié)果顯示，DeepSort在與YOLOv5-x檢測器配合，多目標(biāo)跟蹤的精確度和準(zhǔn)確度相對基準(zhǔn)對比算法有提升。將幾何模型與地球重力場模型結(jié)合使用可提高高程轉(zhuǎn)換的精度。為此，王式太等利用已知數(shù)據(jù)，對幾種選點方案、重力場模型和幾何內(nèi)插模型進(jìn)行組合，通過“移去—恢復(fù)”法得到了精度較高的EIGEN6C4地球重力場模型與二次曲面函數(shù)相結(jié)合的模型，并將該模型應(yīng)用于無人機(jī)攝影測量的高程計算中。結(jié)果表明，該模型在精度和可靠性方面優(yōu)于無人機(jī)處理軟件Pix4Dmapper和通過二次曲面函數(shù)計算獲得的高程異常擬合。

在專題出版之際,謹(jǐn)在此衷心感謝提供優(yōu)質(zhì)稿件的各位作者和參與稿件評審的各位專家學(xué)者,特別感謝《無線電工程》編輯部各位老師的辛苦付出和大力支持。希望本專題對無人機(jī)通信領(lǐng)域的技術(shù)理論和應(yīng)用研究能起到借鑒和促進(jìn)作用。