【无人机】密集城市环境中无人机空对地对地（U2G）路径损耗研究附Matlab代码-优快云博客

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🔥 内容介绍

在现代智慧城市的宏伟蓝图中，无人机凭借其独特优势，逐渐成为城市高效运转的得力助手。无论是在物流配送领域，无人机穿越城市街道，快速将包裹送达用户手中；还是在城市安防监控方面，无人机在高楼大厦间穿梭，实时捕捉异常情况，其身影无处不在。然而，在密集城市环境下，无人机与地面设备间的空对地（U2G）通信面临着严峻挑战，其中路径损耗问题尤为突出，严重制约着无人机的广泛应用。

密集城市环境 U2G 路径损耗的重重挑战

复杂多径效应：信号的 “迷宫”

在密集城市中，高楼大厦犹如林立的巨人，无线信号在这些建筑间传播时，如同陷入了一个复杂的迷宫。信号不断地发生反射、衍射和散射，从不同路径抵达接收端。例如，在曼哈顿式的城市街区，信号可能先从高楼的玻璃幕墙反射，接着又在街角发生衍射，最终以多条不同长度和相位的路径到达无人机或地面设备。这些不同路径的信号相互叠加，产生幅度衰落和相位偏移，就像不同节奏的音符混在一起，形成嘈杂的干扰，严重影响接收信号的质量，大幅增加了路径损耗。据实测数据显示，在某些复杂建筑区域，多径效应导致的路径损耗增量可达 20dB 以上，使得信号强度急剧减弱。

显著遮蔽效应：信号的 “拦路虎”

城市中的各类障碍物，如高大的建筑、茂密的树木以及穿梭的车辆，如同一个个 “拦路虎”，严重阻碍无线信号的传播。当无人机飞行在城市街道峡谷中，两侧的高楼可能完全遮挡住其与地面基站的直接信号传输路径，导致信号强度大幅衰减。以北京的金融街为例，在工作日的繁忙时段，街道上密集的车辆和周围的超高层建筑，使得无人机与地面设备间的信号经常被遮蔽，路径损耗加剧，通信质量极不稳定。这种遮蔽效应具有很强的随机性和时变性，车辆的行驶、行人的走动以及天气的变化，都可能随时改变信号的传播环境，给路径损耗模型的构建带来极大困难。

传播环境异构性：难以统一的 “拼图”

密集城市环境的电磁环境如同一块难以拼凑完整的拼图，具有明显的异构性。不同区域的建筑密度、街道宽度和绿化覆盖率等存在显著差异。在城市的商业中心，高楼密集，建筑密度可达 80% 以上，而在一些老旧居民区，建筑密度可能只有 40% 左右。街道宽度从狭窄的胡同到宽阔的主干道各不相同，绿化覆盖率也因区域而异。这种差异导致无线信号在不同区域的传播特性截然不同。传统的路径损耗模型往往是基于统一的环境假设构建的，难以精确描述这种复杂多变的异构性，使得模型在不同区域的预测精度大幅降低。在一些新兴的城市开发区，由于建筑布局和材质的特殊性，传统模型的路径损耗预测误差可能高达 30%。