[发明专利]一种多无人机网络的缓存、通信与控制方法及其系统

说明书

本申请公开了一种多无人机网络的缓存、通信与控制方法及其系统，多无人机网络的缓存、通信与控制方法具体包括以下步骤：进行初始化参数的设置；响应于完成初始化参数的设置，获取无人机的缓存放置结果；响应于获取无人机的缓存放置结果，获取内容调度结果；响应于输出最佳内容调度结果，获取内容调度结果；响应于完成带宽分配结果的获取，获取无人机轨迹优化结果；判断是否满足最佳输出条件；若不满足最佳输出条件，则重复执行上述步骤；若满足最佳输出条件，则输出最佳结果。本申请以较小的时间开销，自动完成了对多无人机辅助缓存蜂窝网络中缓存放置、内容调度、带宽分配和飞行轨迹的联合设计，使得网络单次内容分发任务的完成时间最小化。

技术领域

本申请涉及移动通信领域，具体地，涉及一种一种多无人机网络的缓存、通信与控制方法及其系统。

背景技术

随着移动通信技术和物联网应用的发展，无线通信设备与无线数据流量爆炸性增长。为了减小网络中用户获取内容的时延，并减轻回传负载，移动边缘缓存技术被提出作为未来网络关键技术之一。移动边缘缓存技术将缓存部署在网络的边缘节点，从而用户可以直接从边缘节点比如基站等获取所需的内容，减少了原来内容需要从核心网传输到用户的造成的延迟，有效提高了用户的体验质量。同时，随着民用无人机产业的发展，无人机辅助蜂窝网络也受到了业界的许多关注。由于无人机的飞行高度能带来更多的视距链路，且移动性和灵活性强，无人机辅助缓存蜂窝网络可以更好的满足热点区域海量内容分发需求，具有更大的网络容量、更灵活的流量调度、更低的部署成本。

目前无人机辅助缓存蜂窝网络的设计和优化，很少考虑无人机任务完成的时效性。在实际任务中，由于电池原因，无人机的飞行时间相当受限。所以预估并尽量缩短无人机的任务完成时间对网络的整体设计至关重要。此外，有些任务自身对任务完成时间也有严格的限制，例如缓存内容的实时共享与分发、智能感知与计算方面的任务要求较快的响应速度。当无人机进行热点内容缓存时，由于内容回传时延的影响，使得设计低复杂度的最小化无人机的任务完成时间算法变得更为复杂。而且，多无人机辅助蜂窝网络缓存场景下，不同无人机的初始位置不同，且相互间存在同频干扰，使得其中某个无人机缓存某个内容的实际效益形式变得更为复杂而难以判断。同时多无人机以什么策略协作进行内容分发，怎样有效优化所有无人机的轨迹也是需要处理的问题。

多无人机辅助缓存蜂窝网络的设计涉及到网络中的缓存放置、内容分发策略、无人机轨迹、通信资源分配等等，这些不同方面的耦合使网络的整体设计变得十分复杂。为此，本申请提出了一种低复杂度的优化方法，可以用于无人机辅助缓存蜂窝网络的缓存放置、通信与控制及其系统实现。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多无人机网络的缓存、通信与控制方法及其系统。该方法联合优化多无人机的缓存放置、内容调度、带宽分配和飞行轨迹，使得网络单次内容分发任务的完成时间最小化。

为了解决上述问题，本申请提供了一种多无人机网络的缓存、通信与控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1，进行初始化参数的设置；S2，响应于完成初始化参数的设置，获取无人机的缓存放置结果；S3，响应于获取无人机的缓存放置结果，获取内容调度结果；S4，响应于输出最佳内容调度结果，获取内容调度结果；S5，响应于完成带宽分配结果的获取，获取无人机轨迹优化结果；S6，判断是否满足最佳输出条件；若不满足最佳输出条件，则重复执行步骤S2-S5；若满足最佳输出条件，则执行步骤S7；S7：输出无人机的缓存放置结果、内容调度结果、内容调度结果以及无人机轨迹优化结果。

如上的，其中，初始化参数具体包括无人机初始化轨迹、用户的下行带宽分配、无人机的缓存放置。

如上的，其中，获取无人机的缓存放置结果包括：获取无人机m对内容f的偏好；获取内容f对无人机m的偏好；根据无人机m对内容f的偏好和内容f对无人机m的偏好初始化无人机的缓存放置。

如上的，其中，无人机m对内容f的偏好是具体表示为：