南京航空航天大学冯斯梦获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种以用户为中心的多无人机公平通信动态部署方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119485327B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411371936.5,技术领域涉及:H04W16/18;该发明授权一种以用户为中心的多无人机公平通信动态部署方法是由冯斯梦;刘凯;李念;赵一迪;秦进超;张磊;董超设计研发完成,并于2024-09-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种以用户为中心的多无人机公平通信动态部署方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种以用户为中心的多无人机公平通信动态部署方法,计算以用户为中心的集群公平吞吐量;采用遗传算法对小区内用户之间的相对距离与小区之间的相对距离进行预处理;利用MADRL算法,为每架无人机分配专属飞行动作使其在规定的时隙内到达相应位置;地面用户小区根据每架无人机与之相应的距离来选择为其服务的无人机,完成无人机与地面小区的一一匹配;依据MADRL算法,在每个用户小区内实现对应无人机的带宽资源分配;在规定的时隙数量内重复上述步骤,直至得到多个收敛的actor在线网络;实现多无人机通信动态部署。本发明解决了传统的以无人机为中心的部署策略不仅未能充分利用无人机的灵活性,而且无法保证多个移动用户之间的公平性的问题。
本发明授权一种以用户为中心的多无人机公平通信动态部署方法在权利要求书中公布了:1.一种以用户为中心的多无人机公平通信动态部署方法,其特征在于,包括以下步骤: 1根据无人机与用户之间通信的平均路径损耗模型,结合Jain公平指数,得到以用户为中心的小区公平吞吐量; 2对考虑公平性的情况下实现以用户为中心的多UAV的动态部署优化问题进行建模; 3采用遗传算法对小区内用户之间的相对距离与小区之间的相对距离进行预处理以明确每个时隙以用户为中心的小区分布; 4利用多智能体强化学习算法MADRL,根据地面用户小区的分布,为每架无人机分配专属飞行动作使其在规定的时隙内到达相应位置; 5地面用户小区根据每架无人机与之相应的距离来选择为其服务的无人机,完成无人机与地面小区的一一匹配; 6依据MADRL算法,结合以用户为中心的小区公平吞吐量,在每个用户小区内实现对应无人机的带宽资源分配; 7在规定的时隙数量内重复步骤3至步骤6直至得到多个收敛的actor在线网络,其中每个actor在线网络对应一架无人机; 8每架无人机根据其收敛的actor在线网络和地面移动用户小区的分布,选择其飞行动作和带宽分配动作,从而实现考虑公平性的以用户为中心的多无人机通信动态部署; 所述步骤2实现过程如下: 对于四旋翼无人机而言,每个旋翼的推力是UAV速度和加速度的函数,其中粗体表示他们的向量: 其中,和分别表示UAV的速度方向矢量和速度大小,g表示重力加速度矢量,nr和m分别表示旋翼数和UAV质量,ρ和SFP分别表示空气密度和机身等效平板面积;推进功率表示为: 其中,δ、cT、ρ、csol、cfac、d0分别代表局部叶片截面阻力系数、基于阀瓣面积的推力系数、空气密度、转子稳定性、感应功率相对于线性感应速度的增量修正系数、每个转子的圆盘面积以及机身各转子的阻力比,而τc表示飞机的爬升角;第j架UAV在第n个时隙的剩余能量表示为:Emax为UAV的最大存储能量,Δn为时隙长度; 优化问题P1建模如下: 其中,C1表示第j个UAV是否在第n个时隙服务于第k个以用户为中心的小区,C2表示每个以用户为中心的小区的用户数;在C3的保证下,每个UAV在每个以用户为中心的小区中分配给用户的总带宽等于UAVBS的总带宽B;C3是由C4保证的UAV的能量在任务期间没有耗尽;UAV的运动被分解为x、y、z三个方向,C5和C6反映了三个方向上加速度和速度的最大值;最后,C7为防止多个UAVs之间的碰撞;三维矩阵分别表示UAV在三个方向上的加速度,UAV在为匹配的集群服务时的带宽分配情况,UAV与小区的匹配情况以及用户与小区的匹配情况。
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