[发明专利]一种无人机辅助无线供电物联网的资源分配方法

说明书

本发明提供一种无人机辅助无线供电物联网的资源分配方法，能够实现无线供电物联网系统中无人机与无线节点的最佳资源分配，提高系统性能。所述方法包括：构建由无人机和无线节点组成的无线供电物联网系统；构建无线节点的能量传递的最大利润函数，对构建的利润函数进行求解，得到无线节点到无人机的最佳发射功率；无人机在无线信息传输和无线功率传输过程中，以最大化能量传递收益为目标，构建基于动态博弈的无人机与无线节点资源分配模型；根据构建的基于动态博弈的无人机与无线节点资源分配模型，利用贝尔曼动态规划，获得纳什均衡解，作为无线供电物联网系统中无线能量传递资源的最佳分配策略。本发明涉及无线供电物联网领域。

技术领域

本发明涉及无线供电物联网领域，特别是指一种无人机辅助无线供电物联网的资源分配方法。

背景技术

物联网(IoT)在下一代移动通信和无线网络中发挥着重要的作用，可以应用于服务。随着万物互联时代的到来，数据传输变得越来越密集，信息交换量也越来越大。因此，具有更大带宽，更高速度，更低延迟和更低能耗的通信技术是确保物联网普及的重要保证。由于物联网中大多数无线设备的能量有限，即使是低功率密度和高成本，物联网的开发和应用也面临着前所未有的严峻挑战。如何为无线设备提供可持续能源已成为物联网发展中亟待解决的问题。

作为能源供应的重要方式之一，无线功率传输(WPT)技术被视为在物联网应用中为无线设备提供可持续能源的理想技术解决方案，可有效解决物联网中有限电池电量问题的瓶颈。越来越多的设备需要使用WPT技术来减少对电池的过度依赖。WPT已广泛应用于便携式电子设备、植入式医疗设备、智能家居、电动汽车(EV)等。但是在传统的无线功率传输技术中，能量发射器(ET)的位置相对固定，无法实现无线供电物联网系统有效的资源分配，导致无线供电物联网系统性能低下。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无人机辅助无线供电物联网的资源分配方法，以解决现有技术所存在的无线功率传输技术中能量发射器的位置相对固定，无法实现无线供电物联网系统有效的资源分配，导致无线供电物联网系统性能低下的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种无人机辅助无线供电物联网的资源分配方法，包括：

构建由无人机和无线节点组成的无线供电物联网系统，其中，所述无线供电物联网系统包括：无线节点和为无线节点供电的无人机，所述无人机基于无线电力传输技术移动以进行功率传输，所述无线节点从无人机获取能量并利用获取到的能量将信息传输到无人机；

构建无线节点的能量传递的最大利润函数，对构建的利润函数进行求解，得到无线节点到无人机的最佳发射功率；

无人机在无线信息传输和无线功率传输过程中，以最大化能量传递收益为目标，构建基于动态博弈的无人机与无线节点资源分配模型，其中，无人机是动态博弈的领导者，无线节点是动态博弈的追随者，能量传递收益等于无线节点的能量传递的利润减去无线能量传递到无线节点的成本；

根据构建的基于动态博弈的无人机与无线节点资源分配模型，利用贝尔曼动态规划，获得纳什均衡解，作为无线供电物联网系统中无线能量传递资源的最佳分配策略。

进一步地，所述方法还包括：

按照信息传输所需要的能量，将无线节点分为高能耗无线节点和低能耗无线节点；

其中，高能耗无线节点传输信息所需要的能量大于等于预设的能量阈值；低能耗无线节点传输信息所需要的能量小于预设的能量阈值。

进一步地，从无人机传输到不同能耗类别无线节点的能量是不同的；

相同能耗类别中的无线节点共享相同的信道；

当无人机将能量传输到某一类别中的无线节点时，无人机与另一类别中的无线节点之间没有能量传输和信息传输。