CN110996293B - 一种无人机的网络部署和资源分配的方法及其*** - Google Patents

一种无人机的网络部署和资源分配的方法及其*** Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种无人机的网络部署和资源分配的方法及其***，其中无人机的网络部署和资源分配的方法包括以下步骤：获取初始信息，进行无人机的初始化部署；获取最佳无人机位置部署信息；根据最佳无人机位置部署信息以及无人机的初始化部署，获取最佳无人机缓存分配信息；根据最佳无人机位置部署信息和最佳无人机缓存分配信息，获得最佳用户接入信息；判断迭代最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息、最佳用户接入信息的次数是否达到最大迭代次数；若达到则输出最终的无人机位置部署信息、无人机缓存分配信息以及用户接入信息。本申请将无人机的通信优势和缓存优势相结合，使用户能够更快更安全的获得所需内容，提高用户的质量体验。

Description

一种无人机的网络部署和资源分配的方法及其***
技术领域
本申请涉及无人机领域，具体地，涉及一种无人机的网络部署和资源分配的方法及其***。
背景技术
近年来，由于无人机的部署灵活性、成本低以及飞行特性，无人机逐渐成为解决某些特定通信场景的新兴研究热点之一。无人机的特性可以有效地解决传统蜂窝网络中的高部署成本以及较差的适应性的缺点。移动蜂窝网络进行互联网数据传输时存在部分应用场景由于网络基础设施受到场地空间等条件的限制而无法为用户提供良好的质量体验。例如，在大型演唱会和大型游园会人流密集区域等典型场景，蜂窝网络的固定基站负载严重，无法为用户提供良好的质量体验，所以可以将无人机与传统通信结合起来。无人机作为空中移动基站用于补充地面基站，辅助地面蜂窝网络为用户提供高速数据传输。移动互联网数据内容分发的典型特征之一是流行度较高的热点内容产生大量重复的请求和传输。在用户密集区域，频谱资源的利用率会大大降低。针对流行度较高的内容进行主动缓存，可以有效地减少热点内容重复传输产生的回程链路开销，同时下行传输数据更接近用户终端使用户获得内容的时延减小，从而提高用户的质量体验(QoE)。
对于多个具有缓存能力的无人机和地面基站组成的通信网络，当地面基站处于超负载状态时，携带缓存单元的无人机可以为用户提供本地缓存，从而避免通过回程链路从核心网获得用户需求的内容，但是无人机的缓存空间是有限的。无人机相对于地面基站可以更方便的接近用户，具有较好的视距传输(LoS)链路，无人机的部署位置会直接影响无人机和用户之间的路径损耗，从而影响数据传输速率。用户可以接入多个点，但是传统的由信干噪比决定的接入方案只能在用户数较少的场景发挥作用，而且不能作为保证用户质量体验的主要依据。
因此，如何提供一种使得用户能够快速获得请求的内容，拥有较好的用户体验是需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于提供一种无人机的网络部署和资源分配的方法及其***，解决现有技术中不能联合优化无人机位置部署、用户接入以及无人机缓存放置从而提高用户质量体验的技术问题。
为达到上述目的，本申请提供了一种无人机的网络部署和资源分配的方法，具体包括以下步骤：获取初始信息，进行无人机的初始化部署；获取最佳无人机位置部署信息；根据最佳无人机位置部署信息以及无人机的初始化部署，获取最佳无人机缓存分配信息；根据最佳无人机位置部署信息和最佳无人机缓存分配信息，获得最佳用户接入信息；判断迭代最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息、最佳用户接入信息的次数是否达到最大迭代次数；若达到最大迭代次数，则输出最终的无人机位置部署信息、无人机缓存分配信息以及用户接入信息。
如上的，其中，获取的初始信息包括，获取无人机的数量、候选部署数量、无人机能够缓存的内容以及用户个数；无人机的初始化部署包括，构建无人机位置部署指示矩阵，得到初始化无人机位置部署信息
Figure BDA0002296706870000021
构建无人机缓存分配指示矩阵，得到初始化无人机缓存分配信息
Figure BDA0002296706870000022
构建用户接入指示矩阵，得到初始化用户接入信息
Figure BDA0002296706870000023
如上的，其中，根据无人机的初始化部署获取最佳无人机位置部署信息具体包括以下子步骤：将初始化用户接入信息
Figure BDA0002296706870000024
和初始化无人机缓存分配信息
Figure BDA0002296706870000025
作为输入，初始化无人机位置状态；任选随机数，若随机数小于随机数阈值，则将初始化无人机位置状态中的无人机进行交换；若随机数大于随机数阈值，任选初始化无人机位置状态中的一个无人机转移至任一没有部署无人机的空闲候选位置。
如上的，其中，还包括，预先设定随机数阈值以及位置迭代次数。
如上的，其中，将初始化无人机位置状态中的无人机进行交换之前，还包括，判断用户的平均质量体验；若交换后的用户的平均质量体验高于交换前的用户的平均质量体验，则进行无人机的交换，否则不进行交换；其中用户质量体验MOSm,k表示为：MOSm,k＝C1 ln(1/Dm,k)+C2，其中，Dm,k表示用户k从无人机m处获得内容f的时延，C1、C2表示常数；
用户的平均质量体验MOSm表示为：
Figure BDA0002296706870000031
其中，K为用户集，am,k为用户接入指示，MOSm,k为接入无人机m的用户k的质量体验。
如上的，其中，Dm,k具体表示为：
Figure BDA0002296706870000032
其中K为用户集，m为无人机，F为用户请求的内容，am,k为用户接入指示，am,k＝1表示用户k接入无人机m，反之am,k＝0；qk,f为用户请求内容指示，qk,f＝1表示用户k请求内容f，反之qk,f＝0；um,f为无人机缓存放置内容指示，um,f＝1表示无人机m缓存内容f，反之um,f＝0；xm,n为无人机部署位置指示，xm,n＝1表示无人机m部署在候选位置n处，反之xm,n＝0；s为内容的大小，B为无人机与带宽通信信道带宽，Bbh为回程链路带宽，SINRm,k为无人机m与用户k之间的信干噪比，SINRm为地面宏基站与无人机m之间的回程链路的信干噪比。
如上的，其中，根据最佳无人机位置部署信息以及无人机的初始化部署获取最佳无人机缓存分配信息具体包括以下子步骤：输入最佳的无人机位置部署信息
Figure BDA0002296706870000041
以及初始化用户接入信息
Figure BDA0002296706870000042
初始化缓存信息；在无人机的缓存信息分配过程中，选择最优的文件进行缓存，并更新缓存信息；更新缓存信息直至无人机的剩余存储空间为0时，当前的无人机中缓存的文件信息即为最佳无人机缓存分配信息。
如上的，其中，若获取最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息、最佳用户接入信息的迭代次数未达到最大迭代次数，则重复执行最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息以及最佳用户接入信息的确定。
一种无人机的网络部署和资源分配***，具体包括：信息初始化处理单元、无人机最佳位置部署处理单元、无人机最佳缓存分配处理单元、最佳用户接入单元、判断单元、输出单元；其中信息初始化处理单元，用于获取初始信息，进行无人机的初始化部署；无人机最佳位置部署处理单元，用于进行最佳无人机位置部署信息；无人机最佳缓存分配处理单元，用于获取最佳无人机缓存分配信息；最佳用户接入单元，用于根据最佳无人机位置部署信息和最佳无人机缓存分配信息，获得最佳用户接入信息；判断单元，用于判断执行最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息以及最佳用户接入信息的迭代次数是否达到最大迭代次数；输出单元，用于若达到最大迭代次数，则输出得到的最终无人机位置部署信息、无人机缓存分配信息以及用户接入信息。
如上的，其中，无人机最佳位置部署处理单元包括以下子模块：位置状态初始模块、随机数选取模块、位置交换模块；位置状态初始模块，用于将初始化用户接入信息
Figure BDA0002296706870000043
和初始化无人机缓存分配信息
Figure BDA0002296706870000044
作为输入，初始化无人机位置状态；随机数选取模块，用于任选随机数，判断随机数是否大于随机数阈值；位置交换模块，用于若随机数大于随机数阈值，则将任一无人机转移至空闲候补位置，若随机数小于随机数阈值，则任选两无人机交换放置位置。
本申请具有以下有益效果：
(1)本申请提供的无人机的网络部署和资源分配的方法及其***通过在边缘的无人机网络部署高速缓存，将无人机可靠高速的通信优势和缓存优势相结合，大大减少通过回程链路获取所需内容的时间，使用户能够更快更安全的获得所需内容，提高用户的质量体验，同时节省能量来缓解无人机的持续飞行问题。
(2)本申请提供的无人机的网络部署和资源分配的方法及其***将无人机部署、缓存放置以及用户接入联合优化。用户接入时会考虑与无人机的相对位置，选择信道条件良好的无人机进行接入；同时用户接入时会考虑内容提供性，无人机进行缓存放置时会考虑用户对内容的偏好，相对于传统的单独考虑并优化的方法来说，能够更进一步的降低用户获取请求内容的时延，提高用户的质量体验。
(3)本申请提供的无人机的网络部署和资源分配的方法及其***，能够在优化用户质量体验的同时，兼顾了整体资源分配部署，大大降低回程链路卸载，从而使整个网络的性能都有所提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请实施例提供的无人机的网络部署和资源分配的方法流程图；
图2是根据本申请实施例提供的无人机的网络部署和资源分配的方法的子步骤；
图3是根据本申请实施例提供的无人机的网络部署和资源分配的方法的另一子步骤；
图4是根据本申请实施例提供的无人机的网络部署和资源分配的方法的再一子步骤；
图5是根据本申请实施例提供的无人机的网络部署和资源分配***的内部结构图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请涉及一种无人机的网络部署和资源分配的方法及其***，解决现有技术中不能联合优化无人机位置部署、用户接入以及无人机缓存放置从而提高用户质量体验的技术问题。
如图1所示为本申请提供的无人机的网络部署和资源分配的方法流程图，具体包括以下步骤：
步骤S110：获取初始信息，进行无人机的初始化部署。
其中获取的初始信息包括，获取无人机的数量、候选部署数量、无人机能够缓存的内容以及用户个数。
具体地，***包括一个地面宏基站(MBS)和K个用户，用户集记为：
Figure BDA0002296706870000061
待部署的无人机有M个，无人机集合记为：
Figure BDA0002296706870000062
假设无人机的缓存空间都是一致的，记为H bits。
候选部署位置为N个，候选位置集为：
Figure BDA0002296706870000063
候选位置的个数大于无人机的个数。
用户可请求的内容数量为F个，内容集为
Figure BDA0002296706870000064
所有内容的大小都相同，记为sbits。其中用qk,f表示用户请求内容。qk,f＝1表示用户k请求内容f，反之为0。pm,k为无人机基站m为用户k分配的发送功率。
进一步地，根据获取的初始信息进行无人机的初始化部署，其中具体包括：初始化无人机位置部署信息、初始化无人机缓存分配信息以及初始化用户接入信息。
具体地，根据无人机个数和候选位置构建无人机位置部署指示矩阵，其中定义无人机位置部署指示矩阵
Figure BDA0002296706870000071
xm,n＝1表示无人机m被部署在候选位置n上，否则为0。利用随机的方式初始化无人机位置部署信息
Figure BDA0002296706870000072
根据无人机个数和可缓存内容属构建无人机缓存分配指示矩阵，其中定义无人机缓存分配指示矩阵
Figure BDA0002296706870000073
um,f＝1表示内容f缓存在无人机m中，否则为0；通过随机的方式初始化无人机和待缓存的内容之间的放置情况得到初始化无人机缓存分配信息
Figure BDA0002296706870000074
用户个数和无人机个数构建用户接入指示矩阵，利用随机接入获得初始化用户接入信息。其中定义用户接入指示矩阵
Figure BDA0002296706870000075
用户k接入无人机m表示为am,k，am,k＝1表示用户k接入无人机m，否则为0。用户接入
Figure BDA0002296706870000076
来获得初始化无人机与用户之间的通信信息，其中
Figure BDA0002296706870000077
为初始化用户接入信息。
进一步地，还包括，设置最大迭代次数，其中最大迭代次数的具体数值在此不进行限定。
步骤S120：获取最佳无人机位置部署信息。
如图2所示，步骤S120具体包括以下步骤：
步骤S210：将初始化用户接入信息
Figure BDA0002296706870000078
和初始化无人机缓存分配信息
Figure BDA0002296706870000079
作为输入，初始化无人机位置状态。
优选地，利用Gale-Shapley算法建立初始化无人机位置状态。
进一步地，还进行随机数阈值以及位置迭代次数的预先设定，其中随机阈值与位置迭代次数的具体数值在此不进行限定。
步骤S220：任取随机数，若随机数小于随机数阈值则执行步骤S230，否则执行步骤S240。
步骤S230：在初始化无人机位置状态中，任选两无人机交换放置位置。
其中在交换位置前，还包括，判断用户的质量体验。具体表现为计算无人机转移放置位置前后的所接入用户的平均质量体验。
若待交换位置两个无人机的用户的平均质量体验均被提高，则两个无人机交换放置位置，否则不进行交换。
优选地，为了避免无意义的交换循环，本实施例中假设无人机能够交换的最大次数为2。
具体地，用户的质量体验是以用户获得内容的时延为基准的，用户k从无人机m处获得内容f的时延Dm,k为：
Figure BDA0002296706870000081
其中K为用户集，m为无人机，F为用户请求的内容，am,k为用户接入指示，am,k＝1表示用户k接入无人机m，反之am,k＝0；qk,f为用户请求内容指示，qk,f＝1表示用户k请求内容f，反之qk,f＝0；um,f为无人机缓存放置内容指示，um,f＝1表示无人机m缓存内容f，反之um,f＝0；xm,n为无人机部署位置指示，xm,n＝1表示无人机m部署在候选位置n处，反之xm,n＝0；s为内容的大小，B为无人机与带宽通信信道带宽，Bbh为回程链路带宽，SINRm,k为无人机m与用户k之间的信干噪比，SINRm为地面宏基站与无人机m之间的回程链路的信干噪比。
在语音通信中，MOS(mean opinion score，平均意见得分)提供了一种估量方法来估量用户交流的质量。进一步地，本实施例中利用MOS模型来表示用户的质量体验，其中接入无人机m的用户k的质量体验MOSm,k可以表示为：
MOSm,k＝C1ln(1/Dm,k)+C2 (公式二)
其中，Dm,k表示用户k从无人机m处获得内容f的时延，C1、C2表示常数，为了保证用户的质量指数在1至5之间，取C1＝1.120，C2＝4.6746。
再进一步地，接入无人机m的所有用户的平均质量体验MOSm表示为：
Figure BDA0002296706870000091
其中，K为用户集，am,k为用户接入指示，MOSm,k为接入无人机m的用户k的质量体验。
根据公式一、二、三，能够得出用户在不同无人机处的质量体验，根据无人机交换位置前后平均质量体验的差值大小可得到平均质量体验是否提高，若交换位置前的平均质量体验比交换位置后的平均质量体验高，则不交换位置，否则进行无人机的位置交换。
步骤S240：任选初始化无人机位置状态中的一无人机转移至任一没有部署无人机的空闲候选位置。
其中由于候选位置的个数大于无人机的个数，每个无人机都会放置在一个候选位置上，但是并非每个候选位置都会放置无人机。因此根据无人机位置部署指示矩阵，任选一无人机转移至任一没有部署无人机的空闲候选位置。
进一步地，在无人机转移之前，还包括，计算转移前后连接无人机的用户的平均质量体验是否提高。
若用户平均质量体验提高，则进行无人机的转移，否则不转移。其中平均质量体验的计算方法与公式一、二、三的计算方式相同。
重复步骤S220-240，直到该重复次数达到预先设定的位置迭代次数，达到该次数时无人机的部署位置即为最佳的无人机位置部署信息
Figure BDA0002296706870000092
步骤S130：根据最佳无人机位置部署信息以及无人机的初始化部署获取最佳无人机缓存分配信息。
当用户请求的内容被提前缓存在无人机中时，无人机直接为用户提供服务，无需在通过回程链路从地面宏基站获得内容，从而大大减少时延，提高用户的质量体验。每个无人机的缓存方案都是有限的，优化缓存放置方案的目的是将接入无人机的用户请求的内容尽可能多的放置在无人机中。
如图3所示，步骤S130具体包括以下子步骤：
步骤S310：输入最佳的无人机位置部署信息
Figure BDA0002296706870000101
以及初始化用户接入信息
Figure BDA0002296706870000102
初始化缓存信息。
具体地，初始化任何无人机都未放置待缓存的内容，无人机m的剩余存储空间Cm＝H，待缓存文件集CF为文件库集合，
Figure BDA0002296706870000103
缓存放置方案
Figure BDA0002296706870000104
为空集。
步骤S320：在无人机的缓存信息分配过程中，选择最优的文件进行缓存，并更新缓存信息。
具体地，对于每一个无人机，选择能使无人机的用户的平均质量体验变的最大的文件即为最优文件，并将最优文件放置在无人机中。可根据下述公式四进行最优文件f*的选择，其中最优文件f*表示为：
Figure BDA0002296706870000105
其中
Figure BDA0002296706870000106
表示当前缓存状态下接入无人机的用户的平均质量体验，um,f表示文件f缓存在无人机m中，在现有的缓存状态
Figure BDA0002296706870000107
之中再加入一个缓存文件，根据当前的缓存状态
Figure BDA0002296706870000108
通过计算公式四得出能使用户平均质量体验增长最大的文件f*，那么记um,f*＝1，即文件f*缓存在无人机m中，其中f*表示文件f与增加的缓存文件之和，得到新的缓存状态为
Figure BDA0002296706870000109
步骤S330：选择无人机剩余缓存信息为0时的无人机缓存分配信息。
其中，重复执行步骤S320，不断更新当前无人机的存储状态、剩余存储空间以及待缓存文件集，直至无人机的剩余存储空间为0时的无人机中缓存的缓存状态
Figure BDA0002296706870000111
为最佳无人机缓存分配信息。
步骤S140：根据最佳无人机位置部署信息和最佳无人机缓存分配信息，获得最佳用户接入信息。
具体地，将步骤S120和130得到的最佳的无人机位置部署信息
Figure BDA0002296706870000112
和最佳无人机缓存状态
Figure BDA0002296706870000113
作为输入，通过构造和求解拉格朗日对偶函数获得用户接入信息。
如图4所述，步骤S140具体包括以下子步骤：
步骤S410：输入最佳的无人机位置部署信息
Figure BDA0002296706870000114
和最佳无人机缓存分配信息
Figure BDA0002296706870000115
步骤S420：根据优化问题构造拉格朗日对偶函数，利用梯度下降法进行求解。
具体地，引入拉格朗日乘子α，则该拉格朗日对偶函数L(α)为：
Figure BDA0002296706870000116
其中，M表示无人机数量，K表示用户数量，am,k为用户接入指示，
Figure BDA0002296706870000117
表示接入无人机m的用户总数，为了方便表示，记Tm,k＝1/Dm,k，αm表示拉格朗日乘子的值。
进一步地，通过
Figure BDA0002296706870000118
获得用户的最佳接入信息，
Figure BDA00022967068700001111
即用户k接入无人机m*，得到当前迭代下的所有用户的最佳接入信息
Figure BDA0002296706870000119
然后通过次梯度算法更新拉格朗日乘子αm，其中预先给定最大迭代次数，循环迭代直至达到最大迭代次数，输出最佳用户接入信息
Figure BDA00022967068700001110
步骤S430：通过求解拉格朗日对偶函数得到本次迭代中的最佳用户接入信息，循环迭代直至达到最大迭代次数，结束。
步骤S150：判断迭代次数是否达到最大迭代次数。
具体地，判断迭代步骤S120-S140的次数是否达到最大迭代次数，若未达到最大迭代次数，则将最佳无人机缓存分配信息和最佳用户信息作为输入，进行最佳无人机位置部署信息的重新确定，重复执行步骤S120-S140，直到达到最大迭代次数。
若达到最大迭代次数，则结束迭代，执行步骤S160。
步骤S160：输出得到的最终无人机位置部署信息、无人机缓存分配信息以及用户接入信息。
本申请还提供了无人机的网络部署和资源分配***，如图5所示，无人机的网络部署和资源分配***其中包括了信息初始化处理单元501、无人机最佳位置部署处理单元502、无人机最佳缓存分配处理单元503、最佳用户接入单元504、判断单元505、输出单元506。
其中信息初始化处理单元501用于获取初始信息，进行无人机的初始化部署。
无人机最佳位置部署处理单元502与信息初始化处理单元501连接，用于进行最佳无人机位置部署信息。
具体地，其中无人机最佳位置部署处理单元502具体包括以下子模块：位置状态初始模块、随机数选取模块、位置交换模块。
位置状态初始模块用于将初始化用户接入信息
Figure BDA0002296706870000121
和初始化无人机缓存分配信息
Figure BDA0002296706870000122
作为输入，初始化无人机位置状态。
随机数选取模块与位置状态初始模块连接，用于任选随机数，判断随机数是否大于随机数阈值。
位置交换模块与随机数选取模块连接，用于若随机数大于随机数阈值，则将任一无人机转移至空闲候补位置，若随机数小于随机数阈值，则任选两无人机交换放置位置。
无人机最佳缓存分配处理单元503分别与信息初始化处理单元501和无人机最佳位置部署处理单元502连接，用于获取最佳无人机缓存分配信息。
具体地，无人机最佳缓存分配处理单元503具体包括以下子模块：缓存信息初始化模块、最优文件选取模块，存储空间判断模块。
缓存信息初始化模块用于输入最佳的无人机位置部署信息以及初始化用户接入信息，初始化缓存信息。
最优文件选取模块与缓存信息初始化模块连接，用于在无人机的缓存信息分配过程中，选择最优的文件进行缓存，并更新缓存信息。
存储空间判断模块与最优文件选取模块连接，用于选取剩余存储空间为0时的，无人机缓存分配信息。
最佳用户接入单元504与无人机最佳位置部署处理单元502和无人机最佳缓存分配处理单元503连接，用于根据最佳无人机位置部署信息和最佳无人机缓存分配信息，获得最佳用户接入信息。
判断单元505分别与无人机最佳位置部署处理单元502、无人机最佳缓存分配处理单元503和最佳用户接入单元504连接，用于判断执行最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息以及最佳用户接入信息的迭代次数是否达到最大迭代次数。
输出单元506与判断单元505连接，用于若达到最大迭代次数，则输出得到的最终无人机位置部署信息、无人机缓存分配信息以及用户接入信息。
本申请具有以下有益效果：
(1)本申请提供的无人机的网络部署和资源分配的方法及其***通过在边缘的无人机网络部署高速缓存，将无人机可靠高速的通信优势和缓存优势相结合，大大减少通过回程链路获取所需内容的时间，使用户能够更快更安全的获得所需内容，提高用户的质量体验，同时节省能量来缓解无人机的持续飞行问题。
(2)本申请提供的无人机的网络部署和资源分配的方法及其***将无人机部署、缓存放置以及用户接入联合优化。用户接入时会考虑与无人机的相对位置，选择信道条件良好的无人机进行接入；同时用户接入时会考虑内容提供性，无人机进行缓存放置时会考虑用户对内容的偏好，相对于传统的单独考虑并优化的方法来说，能够更进一步的降低用户获取请求内容的时延，提高用户的质量体验。
(3)本申请提供的无人机的网络部署和资源分配的方法及其***，能够在优化用户质量体验的同时，兼顾了整体资源分配部署，大大降低回程链路卸载，从而使整个网络的性能都有所提升。
虽然当前申请参考的示例被描述，其只是为了解释的目的而不是对本申请的限制，对实施方式的改变，增加和/或删除可以被做出而不脱离本申请的范围。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无人机的网络部署和资源分配的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
获取初始信息，进行无人机的初始化部署；
获取最佳无人机位置部署信息；
根据最佳无人机位置部署信息以及无人机的初始化部署，获取最佳无人机缓存分配信息；
根据最佳无人机位置部署信息和最佳无人机缓存分配信息，获得最佳用户接入信息；
判断迭代最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息、最佳用户接入信息的次数是否达到最大迭代次数；
若达到最大迭代次数，则输出最终的无人机位置部署信息、无人机缓存分配信息以及用户接入信息；
其中，根据无人机的初始化部署获取最佳无人机位置部署信息具体包括以下子步骤：
将初始化用户接入信息A0和初始化无人机缓存分配信息U0作为输入，初始化无人机位置状态；
任选随机数，若随机数小于随机数阈值，则将初始化无人机位置状态中的无人机进行交换；
若随机数大于随机数阈值，任选初始化无人机位置状态中的一个无人机转移至任一没有部署无人机的空闲候选位置；
其中，将初始化无人机位置状态中的无人机进行交换之前，还包括，判断用户的平均质量体验；
若交换后的用户的平均质量体验高于交换前的用户的平均质量体验，则进行无人机的交换，否则不进行交换；
其中用户质量体验MOSm,k表示为：MOSm,k＝C1ln(1/Dm,k)+C2，
其中，Dm,k表示用户k从无人机m处获得内容f的时延，C1、C2表示常数；
用户的平均质量体验MOSm表示为：
Figure FDA0002862415730000021
其中，K为用户集，am,k为用户接入指示，MOSm,k为接入无人机m的用户k的质量体验。
2.如权利要求1所述的无人机的网络部署和资源分配的方法，其特征在于，获取的初始信息包括，获取无人机的数量、候选部署数量、无人机能够缓存的内容以及用户个数；
无人机的初始化部署包括，构建无人机位置部署指示矩阵，得到初始化无人机位置部署信息X0；构建无人机缓存分配指示矩阵，得到初始化无人机缓存分配信息U0；构建用户接入指示矩阵，得到初始化用户接入信息A0。
3.如权利要求1所述的无人机的网络部署和资源分配的方法，其特征在于，还包括，预先设定随机数阈值以及位置迭代次数。
4.如权利要求1所述的无人机的网络部署和资源分配的方法，其特征在于，Dm,k具体表示为：
Figure FDA0002862415730000022
其中K为用户集，m为无人机，F为用户请求的内容，am,k为用户接入指示，am,k＝1表示用户k接入无人机m，反之am,k＝0；qk,f为用户请求内容指示，qk,f＝1表示用户k请求内容f，反之qk,f＝0；um,f为无人机缓存放置内容指示，um,f＝1表示无人机m缓存内容f，反之um,f＝0；xm,n为无人机部署位置指示，xm,n＝1表示无人机m部署在候选位置n处，反之xm,n＝0；s为内容的大小，B为无人机与带宽通信信道带宽，Bbh为回程链路带宽，SINRm,k为无人机m与用户k之间的信干噪比，SINRm为地面宏基站与无人机m之间的回程链路的信干噪比。
5.如权利要求1所述的无人机的网络部署和资源分配的方法，其特征在于，根据最佳无人机位置部署信息以及无人机的初始化部署获取最佳无人机缓存分配信息具体包括以下子步骤：
输入最佳的无人机位置部署信息X以及初始化用户接入信息A0，初始化缓存信息；
在无人机的缓存信息分配过程中，选择最优的文件进行缓存，并更新缓存信息；
更新缓存信息直至无人机的剩余存储空间为0时，当前的无人机中缓存的文件信息即为最佳无人机缓存分配信息。
6.如权利要求1所述的无人机的网络部署和资源分配的方法，其特征在于，若获取最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息、最佳用户接入信息的迭代次数未达到最大迭代次数，则重复执行最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息以及最佳用户接入信息的确定。
7.一种无人机的网络部署和资源分配***，其特征在于，具体包括：信息初始化处理单元、无人机最佳位置部署处理单元、无人机最佳缓存分配处理单元、最佳用户接入单元、判断单元、输出单元；
其中信息初始化处理单元，用于获取初始信息，进行无人机的初始化部署；
无人机最佳位置部署处理单元，用于进行最佳无人机位置部署信息；
无人机最佳缓存分配处理单元，用于获取最佳无人机缓存分配信息；
最佳用户接入单元，用于根据最佳无人机位置部署信息和最佳无人机缓存分配信息，获得最佳用户接入信息；
判断单元，用于判断执行最佳无人机位置部署信息、最佳无人机缓存分配信息以及最佳用户接入信息的迭代次数是否达到最大迭代次数；
输出单元，用于若达到最大迭代次数，则输出得到的最终无人机位置部署信息、无人机缓存分配信息以及用户接入信息。
8.如权利要求7所述的无人机的网络部署和资源分配***，其特征在于，无人机最佳位置部署处理单元包括以下子模块：位置状态初始模块、随机数选取模块、位置交换模块；
位置状态初始模块，用于将初始化用户接入信息A0和初始化无人机缓存分配信息U0作为输入，初始化无人机位置状态；
随机数选取模块，用于任选随机数，判断随机数是否大于随机数阈值；
位置交换模块，用于若随机数大于随机数阈值，则将任一无人机转移至空闲候补位置，若随机数小于随机数阈值，则任选两无人机交换放置位置。
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