[发明专利]一种基于博弈论的无人机无线充电服务优化方法和系统

权利要求书

1.一种基于博弈论的无人机无线充电服务优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立基于单主多从Stackelberg博弈的无人机无线充电服务模型，包括：用于调度无人机的充电服务平台、作为主方的单个终端和作为从方的多个无人机；

S2：以最大化终端的效用函数为目标，设置终端的无线充电服务的初始总奖励；以最大化每个无人机各自的效用函数为目标，根据无线充电服务的初始总奖励和各自的电能损耗设置各自对终端进行无线充电服务的初始充电策略；

S3：运用逆向归纳法求解所述无人机无线充电服务模型的Stackelberg均衡，包括：优化每个无人机的初始充电策略，获得每个无人机最优的充电策略；

并利用预设算法判断每个无人机的充电意愿；

终端根据每个具有充电意愿的无人机最优的充电策略重新设置最优的无线充电服务总奖励；

S4：充电服务平台根据每个具有充电意愿的无人机最优的充电策略调度多个具有充电意愿的无人机为终端提供无线充电服务。

2.根据权利要求1所述的一种基于博弈论的无人机无线充电服务优化方法，其特征在于，所述步骤S1中建立的基于单主多从Stackelberg博弈的无人机无线充电服务模型具体为：

终端位于多个无人机的共同无线能量传输范围内，多个无人机为单个终端提供无线充电服务；当充电服务平台接收到终端发出的充电请求后，调度多个无人机飞往指定位置悬停并为无线能量传输范围内的终端充电；

所述终端接收来自多个无人机的射频信号并转换为电能，I为提供无线充电服务的无人机数量；

终端的位置坐标为l_d＝(x,y)，第i个无人机的二维位置坐标为l_i＝(x_i,y_i)，第i个无人机与终端通信的信道增益h_i为：

其中，α₀为距离为1m时的信道增益，d_i为第i个无人机与终端之间的距离，H为第i个无人机的飞行高度。

3.根据权利要求2所述的一种基于博弈论的无人机无线充电服务优化方法，其特征在于，终端从第i个无人机获得的能量N_i为：

其中，η^c是在终端将射频能量转为直流的功率转换效率，是第i个无人机在空间中的无线能量传输效率，P_i^W为第i个无人机恒定的无线能量传输功率，是终端单位时间内从第i个无人机获取的能量，也可以表示为第i个无人机服务终端的充电能力；h_i是第i个无人机与终端通信的信道增益，s_i为第i个无人机的充电时长，即无人机的初始充电策略。

4.根据权利要求3所述的一种基于博弈论的无人机无线充电服务优化方法，其特征在于，每个无人机获得的奖励由其在整个无线充电过程中的能量供应占比决定，第i个无人机所获得的奖励为：

其中，R是终端提供给所有参与能量交易的无人机的初始总奖励。

5.根据权利要求4所述的一种基于博弈论的无人机无线充电服务优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，每个无人机各自的效用函数具体为：

第i个无人机的效用函数U_i等于其所分配到的奖励减去充电服务成本，具体为：

其中，c_i是第i个无人机单位时间的充电成本。

6.根据权利要求5所述的一种基于博弈论的无人机无线充电服务优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，终端的效用函数具体为：

其中，V为终端的效用函数值，λ和ε为终端自定义的第一和第二常数，E_th为终端充电服务的能量供应约束阈值，满足：