【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人机通信资源分配领域，具体地说是一种无人机网络时隙资源两阶段分布式分配方法。
技术介绍
1、无人机系统在军事、民用和商业领域的应用越来越广泛，例如航拍、环境监测、物流配送、通信中继等，这些应用需要多个无人机协同工作，需要有效的调度和分配以满足无人机通信需求。因此，目前的无人机网络通信资源分配研究旨在设计合适的资源分配策略，对无人机网络的通信资源进行有效地管理和分配，从而严格控制时延，避免干扰和碰撞，同时规避资源竞争和负载增加。
2、然而，现有的无人机网络时隙资源分配方法在实际应用中仍存在一些不足之处：
3、1、现有无人机网络时隙资源分配多为由指挥中心统一分配的集中式分配方法，但实际情况中通常不存在指挥中心，无人机需要根据网络中其他无人机的通信状态进行自调整即分布式通信资源分配；
4、2、网络的拓扑结构直接影响通信的效率和能力，现有无人机网络时隙资源分配技术往往基于已有的网络拓扑结构，在现有连接情况的基础上为无人机分配时隙资源，没有在最大化通信能力的同时最优化无人机组网方案。
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种无人机网络时隙资源两阶段分布式分配方法，以期能精准构建无人机网络，来更准确地描述无人机网络的通信状态和通信能力，利用两阶段方法为无人机确定连接对象和通信编码，从而能同时实现通信能力最大化和组网方案最优化。
2、本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
4、步骤1：定义由若干个无人机所组成的无人机网络的系统参数；
5、定义无人机i的通信状态为当表示无人机i在时隙t的通信状态为发送信息，表示无人机i在时隙t的通信状态为接收信息；i∈n，t∈t；n为无人机集合；t为通信周期；
6、当且无人机j的通信状态时，表示无人机i和无人机j所组成的无人机对(i,j)在时隙t处于由无人机i向无人机j发送信息的单向通信；
7、当且无人机j的通信状态时，表示无人机j和无人机i所组成的无人机对(j,i)在时隙t处于由无人机j向无人机i发送信息的单向通信。
8、定义无人机i向无人机j发送信息时的权重为从而得到每对无人机之间的通信权重
9、定义无人机i的通信对象集合为ci，假设无人机j是无人机i的单向通信的对象之一，即j∈ci且cj表示无人机j的通信对象集合；
10、定义无人机的通信对象的最大值为|cmax|；
11、步骤2：构建无人机网络的通信编码方案及通信能力矩阵；
12、步骤2.1：获取无人机网络的通信编码集合v；
13、无人机在通信周期t内的每个时隙存在发送信息、接收信息两种状态，定义为无人机通信编码集合，且共2t种通信编码；vp表示第p种通信编码，且表示第p种通信编码vp在时隙t所处的状态，为发送信息，为接收信息；p∈2t，vq表示第q种通信编码；
14、步骤2.2：构建通信能力矩阵；
15、步骤2.2.1：计算无人机网络在通信周期t内的总通信能力其中，p为无人机对集合；为在通信周期t内无人机对(i,j)的通信能力；为时隙t内无人机对(i,j)的通信能力；为在时隙t无人机i所持的第p种通信编码，为在时隙t无人机j所持的第q种通信编码；当且时，令否则，令
16、步骤2.2.2：生成规模为2t×2t的二维通信能力矩阵a：
17、计算第p种通信编码vp作为发送方持有编码、第q种通信编码vq作为接收方持有编码时生成的通信能力其中，表示在时隙t第p种通信编码vp和第q种通信编码vq的状态量之差，当且时，令否则，令
18、计算第q种通信编码vq作为发送方持有编码、第p种通信编码vp作为接收方持有编码时生成的通信能力其中，表示在时隙t第p种通信编码vp和第q种通信编码vq的状态量之差，当且时，否则，令
19、步骤3：第一阶段下基于通信权重的无人机快速排序与通信对象选择；
20、步骤3.1：构建初始无人机序列组；
21、为无人机i构建初始序列组si,i∈n，并将其他无人机j∈n\i加入si，从而得到初始无人机序列组集合s＝{si|i∈n}；
22、步骤3.2：根据与无人机i的通信权重，对其他无人机进行快速排序，得到降序排列后的序列组s′i，从而得到降序排列后的序列组集合s′＝{s′i|i∈n}；
23、步骤3.3：生成通信对象集合；
24、按照降序排列后的序列组集合s′，为每个无人机挑选整体单向通信权重最大的通信对象并构成最优通信对象集合其中，为无人机i的最优通信对象集合，为中的通信对象数量；
25、步骤4：第二阶段下基于第一阶段结果的时隙资源分布式分配；
26、步骤4.1：定义bool为用于判断网络中是否存在无人机更改通信编码的计数值，并初始化bool＝0；
27、为无人机赋予通信编码，得到无人机持有的通信编码集合vc＝{vi,p|i∈n}；其中，vi,p表示无人机i持有的第p种通信编码vp；
28、步骤4.2：时隙资源分布式分配的迭代更新；
29、步骤4.2.1：计算无人机i在初始通信编码vi,p下的总通信能力；
30、计算无人机i的初始通信能力其中，表示发送方无人机i持有的第p种通信编码vp和接收方无人机持有的第q种通的信编码vq所形成的通信能力；
31、步骤4.2.2：计算无人机i更改为其他编码vk∈v\vp时最大总通信能力并更新vc；
32、步骤4.3：若bool＝0，则计算并输出无人机网络在通信周期t内的总通信能力；否则，初始化bool＝0后，根据更新后的通信编码集合返回步骤4.2顺序执行。
33、本专利技术所述的一种无人机网络时隙资源两阶段分布式分配方法的特点也在于，步骤3.2是按如下步骤进行：
34、步骤3.2.1：确定基准；
35、选择初始序列组si的第一个无人机j为基准无人机，则将基准无人机j与无人机i的单向通信权重作为基准值；
36、步骤3.2.2：将其他无人机与无人机i的单向通信权重分别与基准值进行比较：
37、设定左指针和右指针，其中，所述左指针指向si的起始位置，右指针指向si的末尾位置；
38、向si的末尾位置移动左指针的过程中，若找到一个无人机m，使得无人机m与无人机i的单向通信权重同时，向si的起始位置移动右指针的过程中，若找到一个无人机n，使得无人机n与无人机i的单向通信权重则将无人机m和无人机n在si中的位置进行交换；直到两个指针指向si中的同一个位置相遇时，将基准无人机与相遇位置上的无人机交换，并以相遇位置作为分区点，从而将si拆分为两个子序列组；
39、步骤3.2.3：递归排序；
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1.一种无人机网络时隙资源两阶段分布式分配方法，其特征在于，是按如下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种无人机网络时隙资源两阶段分布式分配方法，其特征在于，步骤3.2是按如下步骤进行：
3.根据权利要求2所述的一种无人机网络时隙资源两阶段分布式分配方法，其特征在于，步骤4.2.2是按如下步骤进行：
4.一种电子设备，包括存储器以及处理器，其特征在于，所述存储器用于存储支持处理器执行权利要求1-3中任一所述分布式分配方法的程序，所述处理器被配置为用于执行所述存储器中存储的程序。
5.一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1-3中所述分布式分配方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种无人机网络时隙资源两阶段分布式分配方法，其特征在于，是按如下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种无人机网络时隙资源两阶段分布式分配方法，其特征在于，步骤3.2是按如下步骤进行：
3.根据权利要求2所述的一种无人机网络时隙资源两阶段分布式分配方法，其特征在于，步骤4.2.2是按如下步骤进行：
4....
【专利技术属性】
技术研发人员：龙建成，李赫晨，张靖，丁建勋，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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