1.多机协同车联网中轨迹优化和资源分配方法,其特征是:应用于多机协同车联网系统,系统包括:异构无人机UAV搭载RIS构成UAV‑RIS,多个UAV‑RIS协同构成中继网;通信受阻时基站BS经所述中继网与车辆VE通信,通信无阻时,基站BS直接与所述车辆VE通信;
轨迹优化和资源分配方法包括:
构建系统模型,将系统下行链路的信息年龄优化问题转化为具有中断概率约束和动态协同任务分配约束的UAV‑RIS轨迹和资源的优化问题;具体包括:构建信道模型、UAV‑RIS能耗模型、中断模型和AoI模型;基于所述信道模型、UAV‑RIS能耗模型和中断模型建立约束函数,基于AoI模型建立目标函数;基于所述约束函数和所述目标函数构建以平均信息年龄最小为目标的UAV‑RIS轨迹和资源的优化模型;其中,所述信道模型包括基站到UAV‑RIS链路模型、UAV‑RIS到车辆链路模型和基站到车辆链路模型;所述UAV‑RIS能耗模型包括推进能耗模型和通信能耗模型;所述AoI模型是指平均信息年龄模型,信息年龄是指UAV‑RIS发送信息到车辆接收信息所经过的时间,平均是指对时间、车辆数和UAV‑RIS数进行平均;所述中断模型是指多个无人机和多个车辆之间的通信链路中断的概率模型;
通过多智能体深度强化学习求解所述UVA‑RIS轨迹和资源的优化问题,获得优化后的轨迹和资源分配策略,在中断概率约束和动态协同任务分配约束下,实现信息年龄最小化;
具体包括:以平均信息年龄最小为目标,系统模型充当环境,UAV‑RIS充当智能体,利用多智体深度强化学习求解智能体的最优轨迹和最优资源分配策略;
其中,基于所述信道模型构建约束函数,包括:构建一个子载波最多被一个车辆使用的约束函数;构建UAV‑RIS在当前时间段的飞行距离不超过最大值的约束函数;构建一个车辆一次只能被一架UAV‑RIS进行任务分配的约束函数;构建UAV‑RIS之间的飞行距离不低于最小值的约束函数;构建UAV‑RIS移动范围的约束函数;基于UAV‑RIS能耗模型构建约束函数,包括:构建UAV‑RIS的能耗约束函数;构建UAV‑RIS分配给车辆的总功率不超过UAV‑RIS的最大功率的约束函数;基于中断模型构建约束函数,包括:构建每个时隙所有车辆在保证正常通信的中断概率的约束函数;基于AOI模型构建目标函数,包括:构建平均信息年龄最小的目标函数;
所述目标函数为:
其中,T为UAV‑RIS的飞行时间,δt为UAV‑RIS的飞行时间T离散化后的等间隔的时隙,为整个系统的平均AoI;
所述约束函数为:
C1:
C2:
C3:
C4:
C5:
C6:
C7:
C8:
C9:
其中,v表示第v个车辆,t表示时隙,u表示第u个UAV‑RIS,k表示第k个子载波;
C1表示每个时隙所有车辆在保证正常通信的中断概率的约束函数,其中每个时隙所有车辆在保证正常通信的中断概率 不超过中断概率阈值Pth;C2表示UAV‑RIS移动范围的约束函数,其中UAV‑RIS的移动位置xu、yu不超过UAV‑RIS的移动范围xmin、xmax、ymin、ymax;C3表示UAV‑RIS分配给车辆的总功率不超过UAV‑RIS的最大功率的约束函数,其中UAV‑RIS分配给车辆的总功率 不超过UAV‑RIS的最大功率约束 C4表示UAV‑RIS的能耗约束函数,其中UAV‑RIS的能耗Esum不超过UAV‑RIS的能耗阈值Eth;C5表示一个子载波最多被一个车辆使用的约束函数,其中当第k个子载波被车辆使用时 否则等于0;C6表示UAV‑RIS在当前时间段的飞行距离不超过最大值的约束函数,其中UAV‑RIS在当前时间段的飞行距离 不超过最大值dmax;C7表示基站、UAV‑RIS功率的约束函数,其中基站的功率 和UAV‑RIS的功率 均大于0,且基站的功率 不超过基站的最大功率 C8表示一个车辆一次只能被一架UAV‑RIS进行任务分配的约束函数;C9表示UAV‑RIS之间的飞行距离不低于最小值的约束函数,其中UAV‑RIS之间的距离||Qu1‑Qu2||不小于安全距离dmin。