[發(fā)明專利]基于增廣拉格朗日法的LEO衛(wèi)星計算資源分配方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110349549.1
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113010318A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設計）人: 付佳佳;吳贊紅;盧建剛;曾瑛;朱海龍;陳宇航;李偉堅;施展;張國翊;李星南;黃山珂
• 申請（專利權）人: 廣東電網(wǎng)有限責任公司電力調度控制中心;中國南方電網(wǎng)有限責任公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳旭紅;呂金金

1.一種基于增廣拉格朗日法的LEO衛(wèi)星計算資源分配方法，其特征在于，包括：

根據(jù)用戶計算資源的需求總量構建分配矩陣；

通過所述分配矩陣，將資源池中部分計算資源平均分配給每個用戶，所述資源池包括LEO衛(wèi)星系統(tǒng)內所有衛(wèi)星的計算資源；

根據(jù)所述需求總量構建拉格朗日函數(shù)，通過拉格朗日乘子計算最優(yōu)解，并根據(jù)所述最優(yōu)解將所述資源池剩余計算資源分配給用戶。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于增廣拉格朗日法的LEO衛(wèi)星計算資源分配方法，其特征在于，所述根據(jù)用戶計算資源的需求總量構建分配矩陣，包括：

確定用戶及資源池中的計算資源集合，分別為：

X＝(x_m|x_m＝1,2，...，M}

Y＝{y_n|y_n＝1,2，…，5}

根據(jù)集合X和Y，確定計算資源的分配矩陣：

式中，a_mn表示各用戶對計算單元的占用狀況，m和n分別表示用戶和基帶處理單元的編號；且a_mn∈{0，1}，當a_mn＝1時，表示將基帶處理單元y_n分配給用戶x_m。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于增廣拉格朗日法的LEO衛(wèi)星計算資源分配方法，其特征在于，在所述根據(jù)用戶計算資源的需求總量構建分配矩陣之后，還包括：

初始化LEO衛(wèi)星系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)，采用公式：

式中，單個衛(wèi)星的計算設備每個時間幀內提供的計算資源為R，系統(tǒng)為用戶提供的計算資源C_m，各用戶的計算需求量為d_m；

根據(jù)優(yōu)化后的系統(tǒng)為用戶提供的計算資源及用戶計算資源需求總量，計算系統(tǒng)計算資源供需方差的最小值：

式中，用戶計算資源需求總量為T_m。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于增廣拉格朗日法的LEO衛(wèi)星計算資源分配方法，其特征在于，所述根據(jù)所述需求總量構建拉格朗日函數(shù)，通過拉格朗日乘子計算最優(yōu)解，包括：

構建拉格朗日函數(shù)：

式中，C＝[C₁，C₂，...，C_M]表示系統(tǒng)為給用戶分配的計算資源所組成的矩陣；λ表示拉格朗日乘子，且滿足λ≥0；σ表示增廣拉格朗日函數(shù)中的罰因子，且滿足σ＞0；

給定初始解拉格朗日乘子向量初始估計值λ₀及參數(shù)σ的取值σ0，將λ₀代入到所述拉格朗日函數(shù)中，求解無約束問題minφ(C，λ，σ)，得到解C_m⁺；

通過公式λ⁺＝λ-σ(5R-C_m)，更新λ₀得到λ⁺，并重復求解C_m⁺和更新λ₀，直至滿足|λ⁺-λ₀|＜ε時，得到解C_m⁺⁺，以作為優(yōu)化模型中約束問題的最優(yōu)解。

5.一種基于增廣拉格朗日法的LEO衛(wèi)星計算資源分配系統(tǒng)，其特征在于，包括：

矩陣構建單元，用于根據(jù)用戶計算資源的需求總量構建分配矩陣；

預分配單元，用于通過所述分配矩陣，將資源池中部分計算資源平均分配給每個用戶，所述資源池包括LEO衛(wèi)星系統(tǒng)內所有衛(wèi)星的計算資源；

動態(tài)分配單元，用于根據(jù)所述需求總量構建拉格朗日函數(shù)，通過拉格朗日乘子計算最優(yōu)解，并根據(jù)所述最優(yōu)解將所述資源池剩余計算資源分配給用戶。