[发明专利]一种基于时隙划分的无人机接入选择方法

说明书

本发明涉及一种基于时隙划分的无人机接入选择方法，属于移动通信领域，包括以下步骤：S1：结合不同任务场景和需求，通过与设置任务阈值比较，考虑两种无人机接入模式；S2：结合所述两种无人机接入模式提出一种基于时隙划分的无人机接入策略；S3：联合优化比特分配、时隙调度、功率分配和无人机轨迹优化提出最小化系统总能耗问题；S4：基于交替迭代优化算法的两阶段分配算法，解决所述最小化系统总能耗问题。本发明能够适应不同的任务场景，显著提高无人机系统计算能力的同时，始终保证系统能耗较小。

技术领域

本发明属于移动通信领域，涉及一种基于时隙划分的无人机接入选择方法。

背景技术

随着物联网和5G技术快速发展，例如自动驾驶，智能终端，图像识别处理等应用，会产生大量的计算密集型和时延型任务。由于物联网终端设备计算能力有限，往往不能处理大量的数据，移动边缘计算是一种解决终端计算能力受限的关键技术，通过在设备附近部署边缘服务器把终端任务卸载到边缘端达到提高计算能力，节约设备资源和减少时延的目的，大部分边缘服务器是固定到边缘端为终端设备提供卸载服务，这意味这在终端设备与边缘服务器之间可能距离相对较远，也可能有障碍物堵塞产生非视距链路，增大设备能量消耗和时延，影响用户体验，为了进一步减少能量消耗和提高卸载效率，无人机引起了业界关注，由于无人机的高机动性和灵活性，可以采用无人机上携带边缘服务器为终端设备提供计算卸载服务。

利用无人机中继功能或者无人机MEC辅助计算功能，对系统能耗，吞吐量，速率等相关问题进行优化，然而无人机同时作为中继和MEC研究较少，对于部分无人机同时做为中继和MEC的研究中，没有考虑到同一个地区设备量有时密集有时稀疏的场景(例如一些游泳池，健身馆地区)，不同的设备量需要的计算能力也所不同，在现实情况下，这种场景往往是需要考虑的。针对于设备量较少的场景，无人机作为MEC就足以完成计算服务，不用考虑无人机中继转发，如果此时将无人机直接做为中继和MEC，则会提高了系统的通信能耗。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于时隙划分的无人机接入选择方法，联合考虑系统比特量，无人机轨迹，卸载比特量，时隙调度，功率分配来最小化通信相关能耗，计算相关能耗，无人机飞行能耗总和，采用这种无人机接入策略，不仅提高了无人机系统的计算能力，还能更好的去适应不同的任务场景，减少系统的总能耗。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于时隙划分的无人机(UAV)接入选择方法，包括以下步骤：

S1：结合不同任务场景和需求，通过与设置任务阈值比较，考虑两种无人机接入模式；

S2：结合所述两种无人机接入模式提出一种基于时隙划分的无人机接入策略(M-TDMA)；

S3：联合优化比特分配、时隙调度、功率分配和无人机轨迹优化提出最小化系统总能耗问题；

S4：基于交替迭代优化算法的两阶段分配算法，解决所述最小化系统总能耗问题。

进一步，步骤S1中所述的考虑两种无人机接入模式，具体包括：第一模式，无人机作为边缘服务器，本地数据卸载到无人机上计算；第二模式，无人机同时作为边缘服务器和中继转发器，本地数据同时卸载到无人机计算以及使用无人机中继转发到无线接入点(AP)计算。

进一步，步骤S2中所述基于时隙划分的无人机接入策略，是将任务时间T划分为N个时隙，每个时隙划分为不同的子时隙，在步骤S1的两种接入模式上，进行子时隙的划分，包含两种划分情况：当无人机同时作为边缘服务器和中继转发器时，每个时隙划分为三个子时隙，包括：终端到无人机计算的任务卸载时间，终端到无人机作为中继的任务卸载时间，无人机到AP处的转发任务时间；当无人机仅作为边缘服务器时，每个时隙划分为一个子时隙，即终端到无人机计算的任务卸载时间。