[发明专利]多无人机通信中用户匹配与频谱资源联合优化方法及系统

权利要求书

1.一种多无人机通信中用户匹配与频谱资源联合优化方法，其特征在于，包括：

获取目标区域相关参数；所述目标区域相关参数至少包括无人机的数量、信道的数量、地面用户设备的数量以及每个所述地面用户设备的位置信息；

根据所述无人机的数量和每个所述地面用户设备的位置信息，利用聚类算法，优化所述无人机与所述地面用户设备的匹配，进而确定所述无人机的位置以及最优的无人机-地面用户设备匹配矩阵；所述无人机-地面用户设备匹配矩阵包括每架所述无人机服务的地面用户设备；

根据所述目标区域相关参数、最优的无人机-地面用户设备匹配矩阵以及目标函数，利用块坐标下降法迭代优化信道分配和功率分配，得到最优的信道分配矩阵和最优的功率分配矩阵；所述目标函数为以最大化地面用户设备最小传输速率为目标的函数；所述信道分配矩阵包括每个所述地面用户设备分配的信道；所述功率分配矩阵包括每架所述无人机在关联的任意信道中的传输功率。

2.根据权利要求1所述的一种多无人机通信中用户匹配与频谱资源联合优化方法，其特征在于，所述根据所述无人机的数量和每个所述地面用户设备的位置信息，利用聚类算法，优化所述无人机与所述地面用户设备的匹配，进而确定所述无人机的位置以及最优的无人机-地面用户设备匹配矩阵，具体包括：

根据所述无人机的数量和每个所述地面用户设备的位置信息，利用K-means聚类算法，优化所述无人机与所述地面用户设备的匹配，进而确定所述无人机的位置以及每架所述无人机服务的地面用户设备。

3.根据权利要求1所述的一种多无人机通信中用户匹配与频谱资源联合优化方法，其特征在于，所述目标函数以及所述目标函数对应的约束条件为：

其中，W_f＝{ω_m,k}_M×K表示无人机-地面用户设备匹配矩阵，B_f＝{b_k,n}_K×N表示信道分配矩阵、P_f＝{P_m,n}_M×N表示功率分配矩阵；表示无人机数量的集合，表示地面用户设备数量的集合，表示信道数量的集合，并且满足M＜K；ω_m,k表示无人机m服务地面用户设备k；b_k,n表示地面用户k占用信道n；P_m,n表示无人机m在信道n中的传输功率；

C₁表示任意地面用户设备在所有信道内传输速率之和都大于目标值μ；B表示信道带宽；m表示第m架无人机，n表示第n个信道，k表示第k个地面用户设备；h_Um,k表示信道增益系数；N₀为背景噪声功率，I_U为不同簇之间的共信道干扰；

C₂表示一个地面用户设备一个时隙只能由一个无人机服务；

C₃表示无人机一个时隙至少占用一个信道为地面用户设备提供服务；

C₄表示对于给定无人机，一个信道只允许分配一个地面用户设备；

C₅表示任意无人机在信道中的功率不为负；

C₆表示任意无人机在所有信道发射功率的总和不超过自身最大发射功率；表示发射功率上限值；

C₇表示无人机-用户匹配矩阵中各元素的取值范围为0或1；

C₈表示信道分配矩阵中各元素的取值范围为0或1。