[发明专利]一种高动态网络拓扑下无人机群带宽资源分配方法

权利要求书

1.一种高动态网络拓扑下无人机群带宽资源分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、每个地面用户根据链路的QoS质量以及时延要求，计算与无人机群中的各无人机链路的用户通信满意度效用值，形成用户侧匹配偏好列表以及基站侧匹配偏好列表；其中，每个用户侧匹配偏好列表，记载按照该用户通信满意度效用值从大到小的顺序排列的无人机序列；每个基站侧匹配列表，记载按照各用户对无人机的通信满意度效用值从大到小的顺序排列的用户序列；所述的用户通信满意度效用值是用户链路可达速率与时延满意度的加权和；

步骤二、基于匹配偏好列表通过精匹配算法进行无人机群与用户之间的链路匹配；所述的精匹配算法包括两个阶段：

第一阶段，通过多对一匹配算法为部分用户进行无人机链路匹配，包括：对每个用户，根据用户侧匹配偏好列表按序向各无人机发送接入请求；无人机根据配额要求和当前获得的带宽资源，当满足用户的总带宽需求和配额要求时，接收用户接入请求，形成一条无人机与用户之间的链路匹配，否则，拒绝用户接入请求；在第一阶段匹配后获得部分用户的链路匹配结果π₁以及未匹配的用户集合

第二阶段，通过基于三层拍卖框架的动态多对多匹配算法为中的用户进行与无人机间的动态多连接链路，包括：中的每个用户D_m从用户侧匹配偏好列表中选取q_d个偏好的无人机发送接入请求，并从用户侧匹配偏好列表中清除掉所选取的无人机；每架无人机根据基站侧匹配偏好列表，接收最多q_t个用户接入请求，拒绝剩余用户接入请求；如果用户的接入请求遭到拒绝，将继续从用户侧匹配偏好列表中选取q_d-|π₂(D_m)|个偏好的无人机发送接入请求，并从用户侧匹配偏好列表中清除掉所选取的无人机；重复上面过程，直到中的每个用户的用户侧匹配偏好列表全部清空时，匹配结束，输出中所有用户的链路匹配结果π₂；其中，q_d是用户最多同时接入的无人机数量，q_t是无人机最多同时接入的用户数量，|π₂(D_m)|是用户D_m已匹配的无人机数量；

所述的链路匹配结果π₁和π₂合并组成所有用户与无人机群间的链路匹配矩阵π；链路匹配矩阵π记载各用户与各无人机之间连接匹配结果，矩阵中元素k_n,m表示用户D_m与无人机U_n的连接匹配结果，k_n,m＝1表示用户D_m连接至无人机U_n，否则k_n,m＝0；各用户记录从所匹配的无人机获得的即时带宽资源；

步骤三、用户依据链路匹配结果π与无人机群间建立链路连接进行通信；

步骤四、用户侧根据链路的瞬时QoS质量以及业务的时延需求，更新用户通信满意度效用值，更新用户侧匹配偏好列表以及基站侧匹配偏好列表；

步骤五、基于当前链路匹配结果π，使用简匹配算法动态调整无人机群的带宽分配；

所述的简匹配算法包括：(1)遍历所有用户，找出所有单连接用户和多连接用户，建立两个矩阵和矩阵的行列分别是所有单连接用户和所有多连接用户，矩阵的行列都是所有单连接用户，两矩阵中的元素值是对应的两个用户交换无人机匹配资源后，两用户的通信满意度效用改变量之和；(2)在两矩阵和中寻找最优匹配阻塞对，即两个矩阵中元素值最大对应的两个用户，并交换两个用户的无人机匹配资源，更新矩阵和更新链路匹配矩阵；(3)继续在更新后的矩阵和中执行步骤(2)，直到两矩阵和中不存在正数的元素值，停止执行，输出最后更新的链路匹配矩阵π₃；

步骤六、用户依据链路匹配结果π₃与无人机群间建立链路连接进行通信。