激光供能无人机无线通信系统的吞吐量最大化

激光功率已成为为无人机（UAVs）提供便捷且可持续能源供应的可行方案。本文研究一种激光供能无人机无线通信系统，其中激光发射器发射激光束为飞行中的固定翼无人机充电，无人机利用收集到的激光能量与地面站通信。为维持无人机可持续运行，其总能耗不得超过从激光发射器收集的能量。在此激光能量收集约束下，我们通过联合优化无人机轨迹与其发射功率分配，在有限时长内最大化从无人机到地面站的下行通信吞吐量。然而，由于复杂的无人机能耗模型，该问题为非凸且难以求解。为处理该问题，我们首先考虑一双圆无人机轨迹的特殊情形，其平衡了无人机激光能量收集与无线通信性能之间的权衡。接着，基于所得双圆轨迹，我们应用交替优化与序列凸规划（SCP）技术，提出针对一般问题的有效解法。最后，提供数值结果以验证所提设计的通信吞吐量性能。