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专利号: 2019110311349
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向三层结构的群智感知任务分配方法,其特征在于是由下述步骤组成:(1)收集感知任务

感知任务Γ是由n个子任务组成:

Γ={τ1,τ2,...,τn}

其中,n为有限的正整数,每个子任务τi对应一个区域li和权重wi,wi∈(0,1),li∈L,i∈{1,...,n};

L={1,2,...,l}

L为有限的区域集合,l为一个有限的正整数;

w1+w2+...+wn=1.0

感知任务Γ具有一个总预算B和一个分布参数θ,总预算B和分布参数θ为有限的正实数;

(2)为每个子任务分配子预算

云平台为感知任务Γ的每个子任务τi∈Γ分配子预算Bi如下:Bi=wi×B

(3)发送子任务和子预算到边缘节点

每个区域li内存在一个边缘节点ei,该边缘节点ei负责管理本区域内的子任务τi和在本区域的移动用户,云平台将各个子任务τi以及子任务τi所分配的子预算Bi发送给子任务τi对应区域li的边缘节点ei;

(4)为每个子任务分配移动用户

各边缘节点ei为子任务τi分配移动用户,步骤如下;

1)边缘节点ei确定其所在区域内的用户集合Ui:其中,ki是边缘节点ei所在区域的移动用户数目;

2)边缘节点ei确定所有移动用户 执行子任务τi的代价cij,其中,代价cij为正实数;

3)边缘节点ei按照代价cij从小到大对移动用户 进行排序;

4)在不超过子任务τi的子预算Bi的前提下,边缘节点ei依次选择移动用户并加入被选用户集合Ui’,即满足:其中,xij表示是否选择移动用户 加入Ui’的变量,xij=1表示将移动用户 加入Ui’,xij=0表示不将移动用户 加入Ui’;

5)边缘节点ei将子任务τi的被选用户数与任务权重之比ri和子任务τi的剩余预算Ri发送给云平台,Ri=Bi‑ci

其中,mi是被选用户集合Ui’中的用户个数,wi是子任务τi的权重,ci是被选用户集合Ui’的总代价,(5)调整各子任务分配的移动用户

云平台对各子任务分配的用户进行调整,包括以下步骤:

1)云平台选择需要增加用户的子任务τp,τp是r最小的子任务,r是被选用户数与任务权重之比;云平台将总剩余预算R发送给该子任务τp对应区域lp的边缘节点ep,p∈{1,...,n},总剩余预算R按下式确定:

2)边缘节点ep判断是否存在移动用户 且满足

cpj≤R

其中,Up表示边缘节点ep所在区域内的移动用户集合,Up’表示边缘节点ep已选择的移动用户集合,cpj是移动用户 执行子任务τp的代价;若存在,则边缘节点ep选择代价最小的移动用户 加入集合Up’;若不存在,则将总剩余预算R发送给云平台,转至步骤5);

3)边缘节点ep将总剩余预算更新为R‑cpj’,并确定子任务τp的被选用户数与任务权重之比rp:其中,mp是Up’中的用户个数,wp是子任务τp的权重,cpj’是移动用户 执行对应子任务τp的代价;边缘节点ep将更新后的总剩余预算和rp发送给云平台;

4)云平台选择需要增加用户的子任务τp;云平台将总剩余预算R发送给该子任务τp对应区域lp的边缘节点ep,转至步骤2);

5)云平台确定所有子任务的r的期望值E:

2

并确定对应的方差σ:

2

若σ<θ或Δσ≤0,则该感知任务Γ分配结束,其中,Δσ表示σ更新前减去更新后的差值;

否则,云平台选择需要减少用户的子任务τq,τq是r最大的子任务,r是被选用户数与任务权重之比;云平台将总剩余预算R发送给该子任务对应区域lq的边缘节点eq,q∈{1,...,n};

6)边缘节点eq选择一个代价最大的移动用户ujq∈Uq’移至Uq‑Uq’,其中Uq表示边缘节点eq所在区域内的移动用户集合,Uq’表示边缘节点eq已选择的移动用户集合,边缘节点eq将总剩余预算更新为R+cqj,并确定子任务τq的被选用户数与任务权重之比rq:其中,cqj是移动用户 执行子任务τq的代价,mq是Uq’中的用户个数,wq是子任务τq的权重,边缘节点eq将更新后的剩余预算和rq发送给云平台,转至步骤4)。

2.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法,其特征在于:在收集感知任务步骤(1)中,所述的感知任务Γ中的各个子任务τi∈Γ的权重wi通过如下公式得到:式中,ki为子任务τi对应区域li中的移动用户数目,ks为子任务τs对应区域ls中的移动用户数目,ls∈L。

3.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法,其特征在于:在调整各子任务分配的移动用户步骤(5)中,所述的需要增加用户的子任务τp为:r最小的子任务数目多于1个,需要增加用户的子任务τp是r最小的子任务中权重最大的子任务。

4.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法,其特征在于:在调整各子任务分配的移动用户步骤(5)的步骤5)中,所述的需要减少用户的子任务τq为:r最大的子任务数目多于1个,需要减少用户的子任务τq是r最大的子任务中权重最小的子任务。

5.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法,其特征在于:在收集感知任务步骤(1)中,所述的分布参数θ为2.0以下的正实数。

6.根据权利要求1所述的面向三层结构的群智感知任务分配方法,其特征在于:在收集感知任务步骤(1)中,所述的分布参数θ为0.1。