[发明专利]一种面向集群内通信的U2U分布式动态资源分配方法

说明书

本发明提供一种面向集群内通信的U2U分布式动态资源分配方法，包括构建IaS‑U2U通信场景模型及通信流程；构造IaS‑U2U通信的目标函数，得到IaS‑U2U通信的多目标优化问题；对多目标优化问题进行分解，由H‑UAV和R‑UAV采用经典GS算法进行UAV匹配过程，完成UAV配对；根据UAV配对结果，采用SPO算法完成对R‑UAV的位置优化，完成对多目标优化问题的求解；根据求解结果，完成U2U分布式动态资源的分配。本发明提供的一种面向集群内通信的U2U分布式动态资源分配方法，提出了一种分布式U2U通信流程，适用于脱网状态下的IaS‑U2U传输，克服了现有U2U文献忽略UAV推进功率、忽略UAV间干扰和QoS约束等实际条件的缺点。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体的，涉及一种面向集群内通信的U2U分布式动态资源分配方法。

背景技术

随着通信技术的迅速发展，人们在大多数陆地区域都能够享用高速、可靠的移动通信服务。然而，在eNB无法有效覆盖的偏远地区，以及小区用户数过载的场景下，eNB并不足以满足所有用户的通信需求。UAV在扩大eNB的无线覆盖范围，提高小区用户通信质量方面起到了显著的作用。

近年来，UAV也逐渐投入了新的应用场景中，并涵盖了军事和商业应用等不同方面的需求。UAV所扮演的角色，也逐渐从辅助地面通信的中继，转变成了空中或地面网络小区的用户。UAV有多种应用场景，包括建筑规划、救援实施、货物运输、实时监控等。UAV所支持的服务类型也逐渐从单一走向多元，使得行业对UAV的通信需求逐步提高。然而，UAV作为小区用户，并不一定能够获得较高的通信质量。例如，UAV负责地面的监控和探测工作时，可能处于信号覆盖较差的区域，UAV难以将采集到的视频信息及时上传给eNB。此外，在偏远地区进行搜救行动时，UAV可能处于脱网状态，UAV之间无法进行通信，导致UAV网络难以正常进行搜救活动。U2U技术，能够减轻eNB的负荷，并提升系统的容量，因而成为提高UAV通信质量的关键技术之一。

由于UAV的功能有限，仅靠单个UAV难以支持上述复杂且繁重的业务需求。与传统的单UAV相比，UAV集群能够高效、快速地完成各类复杂的任务。例如，在军用场景下，UAV往往以集群的形式执行巡逻与监测任务。因此，为了应对UAV系统集群化的发展趋势，集群UAV成为了U2U通信技术考虑的重要应用场景之一。

支持U2U通信的另一个关键问题在于UAV的机载能量有限。为实现U2U的可靠通信，并延长UAV集群的飞行时间，需要对UAV集群能量资源进行有效的分配。与地面设备不同的是，UAV会产生额外的推进能量消耗，以维持飞行状态并支持其移动。因此，推进能耗的优化也成为在U2U通信系统优化设计中需要重点考虑的问题。