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西北工业大学於志文获国家专利权

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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种面向移动边缘计算的无人机计算卸载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:CN115134776B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-25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:202210578963.4,技术领域涉及:H04W28/084;该发明授权一种面向移动边缘计算的无人机计算卸载方法是由於志文;徐铁牛;宋勇博;任家驹;崔禾磊;郭斌;张璇;张逢源设计研发完成,并于2022-05-25向国家知识产权局提交的专利申请。

一种面向移动边缘计算的无人机计算卸载方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种面向移动边缘计算的无人机计算卸载方法。首先,通过分析所有终端设备的状态信息,包括可计算的电池容量、设备的CPU频率,来衡量终端设备的计算能力,然后根据终端设备的位置和计算能力来划分计算区域,无人机选择合适的区域执行计算卸载任务。其次,每个无人机负载一个区域的计算卸载任务,每个终端设备可以将计算任务卸载给无人机或有无人机卸载给附近的基站执行,通过部分卸载方法对终端设备、无人机、基站三方进行卸载决策。最后针对无人机上的任务使用双队列按照截止日期进行优先级排序,让实时任务优先执行。本发明方法减少了总的任务执行时间,大大提高任务完成率。

本发明授权一种面向移动边缘计算的无人机计算卸载方法在权利要求书中公布了:1.一种面向移动边缘计算的无人机计算卸载方法,其特征在于步骤如下:步骤1:对整个任务区域按照距离根据无人机的数量基于K均值方法进行划分,分为M个聚类,表示为Cluster={C1,…,CM},然后根据每个聚类终端设备的电池容量与CPU频率来衡量每个区域的计算能力,定义为: 其中,u表示为聚类Ci里的每一个终端设备,fu表示设备u的CPU频率,即每秒可计算的比特数,Eu表示为表示设备u的电池容量,η1与η2为常量系数,为聚类Ci的终端设备个数,计算能力强的无人机根据匹配计算能力弱的区域;步骤2:对所有的终端设备的计算任务进行抽象定义,定义为Qi=Li,Ti其中,i表示终端设备的序号,Li表示需要被计算的任务大小,Ti表示计算任务的截止日期,任务没有在截止日期完成表示任务执行失败;步骤3:针对无人机上各个设备的计算任务,使用双队列对计算任务进行排序,实时任务进入队列Q1,其他任务进入队列Q2,每次从Q1取出任务执行,当队列Q1为空时,Q2任务进入Q1,并且每个时隙对Q2任务按照截止日期进行排序,使高优先级任务处于队头,为了避免任务饥饿问题,Q2中任务每隔一段时间提升一级;步骤4:计算任务分为本地计算、无人机辅助计算、基站辅助计算,其中{0≤ρi1≤1,i∈N}表示终端设备卸载给无人机的任务比例,N为整个任务区域的终端设备个数,当无人机处于基站的传输范围内,无人机将计算任务卸载给基站,卸载比例为{0≤ρi2≤1,i∈N};针对本地计算,本地计算时间表示为: 其中,filocal表示本地设备的计算能力,即每秒计算的比特数;si表示终端设备执行每个比特所需的CPU周期数;本地计算能耗表示为: 对于γ表示由实际测量决定的芯片结构决定的系数;针对无人机计算,连接无人机的一组设备表示为:Ni={i:i∈N,gi=j}其中,gi=j表示设备i连接到无人机j;无人机的带宽资源表示为Bj;终端设备与无人机的上行链路模型为: 其中,σ2表示为高斯白噪声的功率,Pi表示终端设备i的传输功率,其中表示终端设备i到无人机j的信道增益,如下: 其中,μ0表示距离1m处的信道增益,表示无人机j,ui表示终端设备i;设备i与无人机j传输速率为表示如下: 其中,为连接到的设备数量;针对设备将任务传到无人机的时间表示为: 传输能耗为: 无人机计算时间表示为: 其中,fi,j表示无人机j分配给终端设备i的计算资源,无人机执行任务总时间表示为: 无人机执行任务总能耗: 其中,α为常量系数,v0为无人机的初始飞行速度,表示无人机j的CPU功率,Uj表示连接无人机j的设备数量;针对基站辅助移动边缘计算,基站的计算时间表示为: 其中,sc表示基站执行每比特的CPU周期数;基站总的任务时间表示为: 其中,TB表示无人机将终端设备i的任务卸载到基站的时间,那么总的任务执行时间即本发明的优化目标表示为: 步骤5:为了确定终端设备与无人机、无人机与基站之间的任务分割阈值,本发明设置了部分卸载方法,首先为终端设备i与无人机j之间的分割阈值,分为基于时间和基于能耗的卸载方法,基于时间表示为: 如果本地计算时间大于无人机的数据传输时间和计算时间,就将大于locali的部分卸载给无人机,基于能耗表示为: 如果能量比例将大于locali的部分卸载给无人机;无人机与基站之间的分割阈值表示为: 当无人机在基站的传输范围内,且当无人机的计算任务超过将多于的部分卸载给基站;步骤6:根据步骤5的部分卸载方法以及优先级队列来交叉迭代最优值。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术,可联系本专利的申请人或专利权人西北工业大学,其通讯地址为:710072 陕西省西安市友谊西路127号;或者联系龙图腾网官方客服,联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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