[发明专利]基于信息年龄的空天地一体化无人机物联网数据采集方法

权利要求书

1.一种基于信息年龄的空天地一体化无人机物联网数据采集方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：构建无人机辅助的空天地一体化物联网系统；

步骤二：构建无人机信道模型、信息年龄模型；

步骤三：建立基于信息年龄的无人机辅助空天地一体化物联网数据采集模型；

步骤四：将问题转换为马尔可夫问题；

步骤五：引入神经网络解决状态高维问题；

步骤六：引入深度强化学习算法训练无人机寻找最优采集点；

步骤七：引入匹配理论将无人机与物联网设备进行配对。

2.根据权利要求1所述的基于信息年龄的空天地一体化无人机物联网数据采集方法，其特征在于：所述步骤一具体为：构建无人机辅助的空天地一体化物联网系统，系统中包含低轨卫星，低轨卫星与多个无人机连接，无人机与多个物联网设备连接，物联网设备产生的数据具有随机的时间分布，且产生的数据量服从泊松分布，每辆无人机从初始位置飞到预定位置，收集数据并传送给卫星，无人机在数据采集时配置为悬停模式。

3.根据权利要求1所述的基于信息年龄的空天地一体化无人机物联网数据采集方法，其特征在于：所述步骤二具体为：

无人机与物联网设备之间的数据传输基于视线，无人机n与物联网设备m之间的路损为：

其中，d_m,n表示无人机n与物联网设备m之间的距离，f表示中心频率，c表示光速，η_LoS表示由人造结构引起的阴影和散射造成的附加损失；

物联网设备m到无人机n的数据加噪声比可以表示为：

其中，p_m表示物联网设备m到无人机的功率，σ²表示高斯白噪声功率；

物联网设备m到无人机n的传输速率可以通过以下公式计算：

R_m,n＝Blog₂(1+Γ_m,n)

其中，B表示带宽；

引入信息年龄来描述无人机接收到的感知数据的新鲜度；假设当第一个匹配的物联网设备生成数据时，无人机开始飞向最终位置；其他匹配物联网设备在无人机飞行时间内随机生成数据；当无人机到达目标点时，开始发送数据；因此，信息年龄由无人机的飞行时间和物联网设备到无人机的传输时间组成；

我们用A_m(t)表示在时间t接收到的物联网设备m的数据的信息年龄：

A_m(t)＝t-u_m(t)

u_m(t)表示物联网设备m生成数据的时间。

4.根据权利要求1所述的基于信息年龄的空天地一体化无人机物联网数据采集方法，其特征在于：所述步骤三具体为：

要解决的最小化系统信息年龄问题总结为最优化问题为：

s.t.C1:

C2:

C3:

C4:

其中，是在时间t无人机n与物联网设备m的匹配变量，分别表示时间t无人机飞行位置的水平和垂直坐标；约束C1表示如无人机n与物联网设备m直接进行匹配，则为1，反之为0；约束C2和C3表示无人机与物联网设备之间的一对多匹配；约束C4表示半径为S的无人机飞行区域。