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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学(威海)申请的专利海洋环境下无人机通信感知一体化波形优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118785392B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410819780.6，技术领域涉及：H04W72/044；该发明授权海洋环境下无人机通信感知一体化波形优化方法是由李博;张敬淳;刘博文;蒋旭设计研发完成，并于2024-06-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本海洋环境下无人机通信感知一体化波形优化方法在说明书摘要公布了：本发明涉及海上无线通信技术领域，具体的说是一种不仅具有良好的通信性能，也具有不错的感知性能的海洋环境下无人机通信感知一体化波形优化方法，其特征在于，对于海上无人机ISAC系统，为了使一体化波形同时具有目标探测和通信两种功能，需要优化通信和速率的同时对雷达性能有所约束，本发明对海洋环境下无人机的无线传播信道进行了建模，提出了一种一体化波形加权优化设计方法，将通信和速率与雷达波束图样误差进行加权，并利用SCA算法对其进行凸近似求解，权重r取值在[0.2,0.5]区间内，可以保证一体化系统的通信性能较好的同时仍具有良好的感知性能。

本发明授权海洋环境下无人机通信感知一体化波形优化方法在权利要求书中公布了：1.一种海洋环境下无人机通信感知一体化波形优化方法，其特征在于，对于海上无人机ISAC系统，为了使一体化波形同时具有目标探测和通信两种功能，需要优化通信和速率的同时对雷达性能有所约束，因此有问题P2： （16a），（16b），其中是矩阵的2范数，是第个通信用户的权重，是问题P1的解，是阈值，即一体化波形的协方差矩阵与的误差要小于此阈值，以此来保证雷达性能；对问题P2进行变换，令，则问题P2等价为问题P3：， （17a）， （17b）， （17c）， （17d）， 对于问题P3可行性表述为如下问题FP1： 对于不等式约束（17a）等价为以下等式： （18），其中是误差矩阵，表示与的差，则约束（17a）和（17b）表示为：（19a），（19b）， 因为是问题问题P1的解，所以的迹等于，且对角线上的元素都等于，的值一般都很小，则在满足约束（19a）的情况下，中的元素都很小，要使约束（19b）成立，则对角线上的元素都要小于等于0，而要使（17d）满足，则后的矩阵仍为半正定矩阵，认为约束（17a）、（17b）和（17d）必有非空可行域，最后约束（17c）在满足其他约束后使用奇异值分解SVD或高斯随机化来满足； 问题P3中目标函数非凹，且约束（17c）非凸，且若对感知性能约束（17a）要求严格，即要求一体化波形协方差矩阵与雷达波束协方差矩阵误差阈值极小，优化问题的可行域将大大减小，会导致通信性能过差，因此考虑如下的加权优化问题（P4）： ， 其中是加权系数，其含义是通信功率与感知功率的比值，是第个通信用户的通信速率，， 问题P4的目标函数和约束仍是非凸的，使用连续凸逼近SCA和半正定松弛SDR的方法来解决问题P4； 假设第个时隙发送给第个用户的通信信号为，且，不同用户的通信信号之间相互独立，为对应的波束成型向量，则第个时隙的发送信号向量表示为： （5）， 则发射信号的协方差矩阵为： （6）， 其中表示对时间求数学期望，，分别表示共轭转置和共轭， 无人机的平均发射功率为： （7）， 其中表示向量2范数的平方， 假设无人机的最大发射功率为，因此有以下功率约束： （8）， 无人机发射的信号经过近海面无线信道后到达通信用户的接收天线，假设信道状态已知，收发天线距离较近时，考虑双射线路径损耗模型，则发射天线到第个用户之间的信道向量表示为： （9）， 式中为双射线路径损耗，其中为发射信号工作波长，为无人机与第个用户之间的水平距离，和分别为发射天线高度和接收天线高度，为无人机与第个用户之间的方向向量，它具体表示为：（10）， 其中为第个用户到无人机的仰角，即； 设第个时隙第个通信用户的接收信号向量为，则有： （11）， 式中为第个时隙第个通信用户接收到的噪声，且，因此第个时隙第个通信用户的信干噪比SINR为： （12）， 其中表示取模运算，在一个工作周期内，因为信道向量和波束成型向量不随时间变化，因此也不随时间变化，即，则第个时隙第个通信用户的通信可达速率为： （13）， 无人机发射的一体化信号在进行通信的同时还进行目标探测，则其发射波束方向图表示为： （14）， 其中是探测方位角， 经典的MIMO雷达波束成型问题表述为问题P1: （15）， 其中是探测角度的集合，这个集合将整个探测角度划分为块，是一个权重系数，是理想发射波束图样在方向上的值，表示取对角线向量，是一个元素全为1的向量，是发射功率，是发射天线个数。

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