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申请/专利权人：南京邮电大学

摘要：本发明公开了一种无人机位置和卸载决策联合优化方法及装置，在用户设备能量采集消耗因果性、条件互信息等约束下，建立了用户设备总时延最小化问题，首先通过推导的闭合表达式将该问题的优化变量由卸载决策、能量采集时间和无人机位置三个变量转化为卸载决策和无人机位置两个变量，然后将转化后的问题分解为卸载决策优化子问题和无人机位置优化子问题交替迭代求解，采用遗传算法对卸载决策子问题进行求解，采用逐次凸逼近算法对无人机位置优化子问题进行求解，最终得到合适的用户卸载决策、能量采集时间和无人机位置，本发明通过合理的安排用户卸载决策和多无人机悬停的位置，降低用户完成任务的时延。

主权项：1.一种无人机位置和卸载决策联合优化方法，其特征在于，包括：S1、检测无人机关联数据；S2、根据检测的无人机关联数据建立用户任务完成时延最小化问题；S3、将所建立的用户任务完成时延最小化问题的变量由能量采集时间、用户卸载决策和无人机位置三个变量转化为用户卸载决策和无人机位置两个变量；S4、根据无人机关联数据中的用户位置，初始化无人机位置；S5、固定转化后问题的无人机位置变量，计算得到用户卸载决策；S6、固定转化后问题的用户卸载决策变量，计算得到无人机位置；S7、重复步骤S5-S6，直至用户任务完成时延的变化小于所规定阈值；S8、根据最终得到的用户卸载决策和无人机位置计算能量采集时间；S9、根据计算所得的能量采集时间采集能量，并根据得到的用户卸载决策向无人机或者基站卸载任务，无人机飞行到最终得到的无人机位置上为用户提供计算服务；所述步骤S1中，无人机关联数据包括无人机计算资源、基站计算资源、用户位置、信道状态、任务数据量、带宽资源；所述步骤S2中，根据检测的无人机关联数据建立用户任务完成时延最小化问题，包括：S2.1、计算用户采集的能量，公式如下： ；其中表示用户的能量转化效率，表示用户采集能量的时长，表示用户与能量发射器之间的信道增益，表示能量发射器的发射功率，表示用户是否采集能量发射器发出的能量，当用户设备采集能量发射器发射的能量时，，反之，用户设备采集距离最近的能量发射器发射的能量；S2.2、计算用户设备与无人机之间的信息传输速率，公式如下： ；其中表示用户设备的带宽，表示用户设备的发射功率，表示用户设备和无人机之间的信道增益，表示用户设备和无人机之间距离为1时的参考信道增益，表示用户设备与无人机的距离，表示加性高斯白噪声功率，表示加性高斯白噪声功率谱密度；计算用户设备与基站之间的信息传输速率，公式如下： ；其中表示用户设备与基站之间的信道增益，表示独立随机信道衰落因子，服从尺度分布为的瑞利分布，表示用户设备与基站的距离，表示光速，表示载波的中心频率；计算用户设备与无人机之间的数据传输时间，公式如下： ；计算用户设备与基站之间的数据传输时间，公式如下： ；计算用户设备的数据传输时间，公式如下： ；计算用户设备卸载数据的能耗，公式如下： ；S2.3、设定基站和无人机将其计算资源平均分配给与之建立连接的用户设备，当用户设备将任务卸载给无人机时，计算无人机为用户设备计算任务所消耗的时间，公式如下： ；其中表示无人机的计算能力，表示用户设备产生的任务数据量，表示用户设备的任务计算强度；当用户设备将任务卸载给基站时，计算基站为用户设备计算任务所消耗的时间，公式如下： ；其中表示基站的计算能力；计算用户设备卸载数据的计算时间，公式如下： ；当用户设备在本地处理任务时，计算用户设备的本地计算时间，公式如下： ；其中表示用户设备的计算能力；计算用户设备的本地计算能耗，公式如下： ；其中表示用户设备的有效电容系数；S2.4、计算用户与无人机通信时所得到的条件互信息，公式如下： ；其中表示用户的雷达信干燥比，表示OFDM一体化信号的符号周期，表示用户感知信道脉冲响应的傅里叶变换；计算用户与基站通信时所得到的条件互信息，公式如下： ；计算用户所得到的条件互信息，公式如下： ；S2.5、计算用户任务处理总时延，公式如下： ；计算用户设备总时延最小化的问题，公式如下： ；其中表示用户设备的能耗，表示用户设备的最小条件互信息要求，和分别表示无人机轴与轴坐标的最大值，为用户设备集合，为无人机的集合；表示用户设备卸载决策变量集合，表示用户设备能量采集时长的变量集合，表示无人机悬停的位置变量集合，约束表示用户设备消耗的能量应该小于采集的能量；约束表示用户设备卸载计算时所得到的条件互信息应当大于最小值；约束和表示用户设备有本地计算、无人机计算、基站计算三种任务计算方式，并且只能向一个无人机卸载数据；约束表示无人机只能在固定范围内悬停。

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