[發明專利]基于改進的卡爾曼算法的移動邊緣計算基站選擇方法

有效

• 申請號: 202010109426.6
• 申請日: 2020-02-22
• 公開（公告）號: CN111343569B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 叢玉良;薛科;趙欣宇;王皓;孫聞晞
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/029;H04W4/40;H04W48/20
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王淑秋

本發明涉及一種基于改進的卡爾曼算法的移動邊緣計算基站選擇方法，該方法包括下述步驟：測量當前車輛的初始位置和初始速度；選定一個系統噪聲基礎值，計算實際殘差；隨機生成多個系統噪聲隨機值，分別計算理論殘差；計算各系統噪聲隨機值對應的適應度函數值，利用輪盤賭算法，選取進入下一次迭代的個體；當個體對應的適應度函數值不再上升或者迭代達到預設的迭代次數時，迭代終止，輸出適應度函數值最大的最優系統噪聲；計算最優系統噪聲對應的當前車輛位置預測最佳值，將該位置預測最佳值作為最佳接入點，選取距離最近的基站進行連接，卸載任務。本發明復雜度低，時延更小，任務的成功率高。

技術領域

本發明屬于移動邊緣計算領域，更具體的，涉及一種根據基于改進的卡爾曼濾波器算法的車輛路徑預測的基站選擇方法。

背景技術

對于當今的車聯網移動邊緣計算而言，由于基站的覆蓋范圍小，車輛的移動速度快，在計算的過程中出現基站切換的情況，這樣會產生大量的數據傳輸時延，消除由此產生的時延的極為重要。

車輛的高速移動會使車輛在基站間進行切換，車輛將計算任務上傳至移動邊緣計算服務器及移動邊緣計算服務器將計算結果回傳車輛會產生一定時延，如果車輛在這個過程中移動出當前基站范圍就會造成計算任務的失敗，需要車輛重新發送計算任務。由此出現的額外時延，對用戶產生巨大影響。因此，設計出一個能夠選擇穩定基站的算法是當前一個重要任務。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于改進的卡爾曼算法的移動邊緣計算基站選擇方法，該方法能夠選取最優基站，進而降低時間延遲，提高任務的成功率。

為了解決上述技術問題，本發明的基于改進的卡爾曼算法的移動邊緣計算基站選擇方法包括下述步驟：

步驟一、利用車輛上的GPS導航系統測量出當前車輛的初始位置p₀，利用車輛上的速度傳感器測量出當前車輛的初始速度v₀；

步驟二、選定一個系統噪聲基礎值R_s，計算實際殘差；系統噪聲基礎值R_s取值范圍在15-30，是一個10位二進制編碼；實際殘差方法如下：

(1)計算將步驟二選定的系統噪聲基礎值R_s帶入公式(1)得到t時刻的卡爾曼增益基礎值K_ts；

其中，H為預測域到觀測域的轉換系數，為t時刻誤差協方差基礎初預測；

其中F是狀態轉移方程，F的數值設置為為t-1時刻誤差協方差基礎終預測，Q表示環境噪聲；

(2)將卡爾曼增益基礎值K_ts帶入公式(3)、(4)得到當前車輛t時刻的基礎終預測狀態方程和t時刻誤差協方差基礎終預測

其中，表示當前車輛t時刻的基礎終預測狀態方程，表示t時刻誤差協方差基礎初預測，表示當前車輛t-1時刻的基礎初預測狀態方程，表示當前車輛t時刻的位置基礎預測，表示t時刻當前車輛的速度基礎預測；B是控制矩陣，B＝[v₀ 0]；

(3)根據公式(7)計算實際殘差ε_ts：

步驟三、隨機生成多個系統噪聲隨機值，分別計算理論殘差，方法如下：

(1)在取值范圍15-30內隨機生成多個10位二進制參數編碼；