[发明专利]无人机辅助无线充电边缘计算网络的资源分配方法

摘要

一种无人机辅助无线充电边缘计算网络的资源分配方法其实现步骤是：设置功率分配参数；初始化功率分配参数；计算最佳加载时间；更新拉格朗日乘子；初始化迭代次数；计算迭代轨迹；判断是否满足轨迹终止条件；更新迭代次数；判断是否满足终止条件；得到最佳中央处理器频率、最佳发射功率、最佳卸载时间和最佳轨迹。本发明可应用于无人机辅助无线充电边缘计算网络，能够最大化用户的加权计算比特之和，并通过加权因子的选择提高用户间的公平性，而且算法的复杂度低，易于实现，这使得该发明能够在实际中能够得到更好的应用。

主权项

1.一种无人机辅助无线充电边缘计算网络的资源分配方法，其特征是步骤如下：(1)设置资源分配参数：(1a)设置无人机传输功率P0，时间T，时间T离散的时间间隙数N，无人机达到的最大飞行速度Vs；(1b)设置容错误差ξ，ξ1；(2)初始化资源分配参数：(2a)将选择执行本地计算的用户迭代次数i初始化为1；(2b)初始化拉格朗日乘子无人机在第n个时隙的位置(n＝1,2,...,N)；(3)计算最佳中央处理器频率，加载时间和用户发射功率(3a)给定轨迹的条件下，计算最优中央处理器频率和最优发射功率否则,其中λ_m,k≥0表示对应于能量收集因果约束的拉格朗日乘子，C表示每个用户计算一位原始数据所需的中央处理器周期数；γ_c是处理器芯片在第m个用户的电容系数，且γ_c取决于第m个用户的芯片结构；ω_m表示第m个用户的权重，用于考虑用户间的优先级和公平性；v_m表示加载过程中的通信消耗；B表示通信带宽，ln2是2的自然对数，表示第m个用户的噪声功率，h_m[n]表示无人机与第m个用户之间的信道功率增益，其中[a]⁺＝max(a,0)，max(a,0)表示取a或0其中的较大值；表示第m个用户在第n个间隙最优中央处理器频率，表示第m个用户在第n个间隙最优发射功率；(3b)对给定的轨迹q_u[n]，用二分法求解以下方程，得到最佳计算任务加载时间其中z_m[n]＝t_m[n]P_m[n],h_m[n]表示无人机与第m个用户之间的信道功率增益,表示第m个用户的噪声功率，B表示通信带宽，N表示时间间隙数，v_m表示卸载任务中包含的通信开销，α_n表示拉格朗日乘子；表示第m个用户在第n个间隙第i次迭代的最优加载时间；(4)更新拉格朗日乘子：利用次级梯度迭代算法，计算拉格朗日对偶乘子其中l表示迭代次数，θ(l)和表示第l次迭代的迭代步骤；[a]⁺＝max(a,0)，max(a,0)表示取a或0其中较大的一个值；Δλ_m,n(l)和Δα_n(l)表示相应的次梯度：其中分别表示第m个用户第n个间隙在第l次迭代的最优值；h_m[k]表示无人机与第m个用户在第k个间隙之间的信道功率增益,无人机传输功率P₀；γ_c是处理器芯片在第m个用户处的电容系数，γ_c取决于第m个用户的芯片结构；利用次级梯度算法可以保证中央处理器频率、发射功率和加载时间在小范围内收敛到最优值；(5)初始化轨迹迭代次数；(5a)将选择执行轨迹迭代次数j初始化为1；(6)在给定最优中央处理器频率最优发射功率和最优加载时间的情况下利用凸优化软件工具计算最优轨迹(6a)对于任意轨迹利用连续拟凸近似技术对优化规划函数进行拟凸近似，在第j次迭代时有：当时，等式成立；其中，无人机传输功率P₀，β₀是在参考距离d₀＝1m处的信道功率增益；第m个地面用户的位置由q_m表示，其中q_m＝[x_m,y_m]，在第n个时隙，无人机的水平面坐标为q_u[n]＝[[x_u[n],y_u[n]]，q_u[i]表示无人机在第i个间隙时的位置，表示无人机在第i个间隙第j次迭代时的位置；||·||表示欧几里得范数；(6b)更新迭代次数j＝j+1和轨迹(7)计算轨迹迭代之后的误差和并判断是否满足轨迹终止条件，若是，则执行步骤(8)，否则，将迭代次数加1后执行步骤(6)；(8)更新迭代次数；(8a)将选择执行本地计算的用户迭代次数i＝i+1(9)判断第i次迭代时的目标函数值：中央处理器频率、发射功率、加载时间和轨迹的值是否满足容错误差终止条件，若是，则执行步骤(10)，否则，将目标函数值的迭代次数加1后执行步骤(3)；(10)得到最优中央处理器频率最优发射功率最优加载时间和最优轨迹