[發明專利]能量約束下的無人機數據分發優化方法

有效

• 申請號: 201910979732.2
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110730495B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 丁國如;谷江春;王海超;徐以濤;徐煜華
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04W52/26
• 分類號: H04W52/26;H04W52/28;H04W52/24;H04B7/185
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 王瑋

1.一種能量約束下的無人機數據分發優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，建立無人機的數據分發系統模型、信道模型以及能量消費模型，結合以上模型建立能量約束下的無人機數據分發時間最小化問題一，此問題包含優化目標、優化變量以及約束條件；

步驟2，將步驟1中的無人機數據分發時間最小化問題一通過引入輔助變量解耦為新優化問題二，將問題二分解為兩個子問題：軌跡優化問題三和發射功率優化問題四，軌跡優化通過固定無人機發射功率來更新無人機飛行狀態；發射功率優化通過固定無人機飛行狀態來更新無人機發射功率分配；

步驟3，設計算法1：采用基于ADM的迭代算法對無人機飛行狀態和發射功率進行聯合優化，交替解決軌跡優化問題三和發射功率優化問題四；

采用算法1：基于ADM的迭代算法對無人機飛行狀態和發射功率進行聯合優化，具體步驟如下：

3.1初始化

設定輸入變量q[n]，P_k[n]，e_k[n]，B[n]和δ的初始化值分別為q⁽⁰⁾[n]，e_k⁽⁰w[n]，B⁽⁰⁾[n]和δ⁽⁰⁾，迭代次數l＝0，誤差精度λ＞0；

3.2交替迭代運算

(1)固定P[n]為P^(l)[n]，求解問題三得到最優解q^*[n]，B^*[n]，δ^*；

(2)固定q[n]為q^*[n]，令{e_k[n],B[n],δ}^(l)＝{e_k[n],B[n],δ}^*，求解問題四得到最優解P^*[n]，B^*[n]，δ^*，使{q[n],P[n],e_k[n],B[n],δ}^(l)＝{q[n],P[n],e_k[n],B[n],δ}^*；

(3)l＝l+1；

(4)計算目標函數值：T^(l+1)＝Nδ^(l+1)；

(5)當滿足算法結束；否則，返回第(1)步驟；

3.3輸出

無人機發射功率P[n]，軌跡q[n]，完成時間T；

步驟4，對發射功率優化過程進行改進，設計新的發射功率優化問題五；

步驟5，設計算法2：采用改進的基于ADM的迭代算法對無人機飛行狀態和發射功率進行聯合優化，交替解決軌跡優化問題三和新的發射功率優化問題五；

采用算法2：改進的基于ADM的迭代算法，對無人機飛行狀態和發射功率進行聯合優化，具體步驟如下：

5.1初始化

設定輸入變量q[n]，P_k[n]，e_k[n]，B[n]和δ的初始化值分別為q⁽⁰⁾[n]，e_k⁽⁰⁾[n]，B⁽⁰⁾[n]和δ⁽⁰⁾，迭代次數l＝0，誤差精度λ＞0；

5.2交替迭代運算：

(1)固定P[n]為P^(l)[n]，求解問題三，得到最優解q^*[n]，B^*[n]，δ^*；

(2)固定q[n]為q^*[n]，令{e_k[n],δ}^(l)＝{e_k[n],δ}^*，求解問題五，得到最優解P^*[n]，更新{q[n],P[n],e_k[n],B[n],δ}^(l)＝{q[n],P[n],e_k[n],B[n],δ}^*；

(3)l＝l+1；

(4)計算目標函數值：T^(l+1)＝Nδ^(l+1)；

(5)當滿足算法結束；否則，返回第(1)步驟；

5.3輸出

無人機發射功率P[n]，軌跡q[n]，完成時間T。