[發明專利]一種基于時隙劃分的無人機接入選擇方法

有效

• 申請號: 202210206235.0
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114630397B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 陳前斌;何開恒;唐倫
• 申請（專利權）人: 深圳拓撲視通科技有限公司;蔡建隆
• 主分類號: H04W48/16
• 分類號: H04W48/16;H04W48/20;H04W4/40;H04B7/185
• 代理公司: 深圳天融專利代理事務所(普通合伙) 44628
• 代理人: 趙柱蘭

本發明涉及一種基于時隙劃分的無人機接入選擇方法，屬于移動通信領域，包括以下步驟：S1：結合不同任務場景和需求，通過與設置任務閾值比較，考慮兩種無人機接入模式；S2：結合所述兩種無人機接入模式提出一種基于時隙劃分的無人機接入策略；S3：聯合優化比特分配、時隙調度、功率分配和無人機軌跡優化提出最小化系統總能耗問題；S4：基于交替迭代優化算法的兩階段分配算法，解決所述最小化系統總能耗問題。本發明能夠適應不同的任務場景，顯著提高無人機系統計算能力的同時，始終保證系統能耗較小。

技術領域

本發明屬于移動通信領域，涉及一種基于時隙劃分的無人機接入選擇方法。

背景技術

隨著物聯網和5G技術快速發展，例如自動駕駛，智能終端，圖像識別處理等應用，會產生大量的計算密集型和時延型任務。由于物聯網終端設備計算能力有限，往往不能處理大量的數據，移動邊緣計算是一種解決終端計算能力受限的關鍵技術，通過在設備附近部署邊緣服務器把終端任務卸載到邊緣端達到提高計算能力，節約設備資源和減少時延的目的，大部分邊緣服務器是固定到邊緣端為終端設備提供卸載服務，這意味這在終端設備與邊緣服務器之間可能距離相對較遠，也可能有障礙物堵塞產生非視距鏈路，增大設備能量消耗和時延，影響用戶體驗，為了進一步減少能量消耗和提高卸載效率，無人機引起了業界關注，由于無人機的高機動性和靈活性，可以采用無人機上攜帶邊緣服務器為終端設備提供計算卸載服務。

利用無人機中繼功能或者無人機MEC輔助計算功能，對系統能耗，吞吐量，速率等相關問題進行優化，然而無人機同時作為中繼和MEC研究較少，對于部分無人機同時做為中繼和MEC的研究中，沒有考慮到同一個地區設備量有時密集有時稀疏的場景(例如一些游泳池，健身館地區)，不同的設備量需要的計算能力也所不同，在現實情況下，這種場景往往是需要考慮的。針對于設備量較少的場景，無人機作為MEC就足以完成計算服務，不用考慮無人機中繼轉發，如果此時將無人機直接做為中繼和MEC，則會提高了系統的通信能耗。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于時隙劃分的無人機接入選擇方法，聯合考慮系統比特量，無人機軌跡，卸載比特量，時隙調度，功率分配來最小化通信相關能耗，計算相關能耗，無人機飛行能耗總和，采用這種無人機接入策略，不僅提高了無人機系統的計算能力，還能更好的去適應不同的任務場景，減少系統的總能耗。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于時隙劃分的無人機(UAV)接入選擇方法，包括以下步驟：

S1：結合不同任務場景和需求，通過與設置任務閾值比較，考慮兩種無人機接入模式；

S2：結合所述兩種無人機接入模式提出一種基于時隙劃分的無人機接入策略(M-TDMA)；

S3：聯合優化比特分配、時隙調度、功率分配和無人機軌跡優化提出最小化系統總能耗問題；

S4：基于交替迭代優化算法的兩階段分配算法，解決所述最小化系統總能耗問題。

進一步，步驟S1中所述的考慮兩種無人機接入模式，具體包括：第一模式，無人機作為邊緣服務器，本地數據卸載到無人機上計算；第二模式，無人機同時作為邊緣服務器和中繼轉發器，本地數據同時卸載到無人機計算以及使用無人機中繼轉發到無線接入點(AP)計算。

進一步，步驟S2中所述基于時隙劃分的無人機接入策略，是將任務時間T劃分為N個時隙，每個時隙劃分為不同的子時隙，在步驟S1的兩種接入模式上，進行子時隙的劃分，包含兩種劃分情況：當無人機同時作為邊緣服務器和中繼轉發器時，每個時隙劃分為三個子時隙，包括：終端到無人機計算的任務卸載時間，終端到無人機作為中繼的任務卸載時間，無人機到AP處的轉發任務時間；當無人機僅作為邊緣服務器時，每個時隙劃分為一個子時隙，即終端到無人機計算的任務卸載時間。